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I SISTEMI DI RIFERIMENTO

27 Settembre 2018
immagine di un mappamondo

In questo articolo ti parlo di Sistemi di Riferimento in geodesia, topografia e cartografia.

I SISTEMI DI RIFERIMENTO

Un Sistema di Riferimento (SdR) è un insieme di regole che servono per consocere la posizione di un punto sulla superficie della Terra.
Immagine che rappresenta un piano cartesiano e punti al suo interno con relative coordinateIl piano cartesiano è un famoso sistema di riferimento!
È bidimensionale ed ogni punto è identificato (univocamente) da una coppia di coordinate, X e Y.

Con un po’ di fantasia puoi associare anche un campo da calcio ad un sistema di riferimento bidimensionale!
La divisione della superficie in area piccola, area grande, centrocampo, linee laterali e linee di fondo definisce delle regole.
Mi rendo conto che di fantasia qui ce ne vuole un po’, ma è giusto per farti un esempio al di fuori di numeri e formule matematiche…
🙂
Immagine che raffigura la superficie di un campo da calcio associata ad un sistema di riferimento

Se vuoi conoscere la posizione di un punto sulla superficie della Terra, devi passare da un sistema di riferimento bidimensionale, ad uno tridimensionale.

La superficie della Terra assomiglia a quella di una palla, ad una sfera.
Immagine che rappresenta due fotografie della Terra dallo spazio

Immagine di una terna cartesiana ortogonale che forma un sistema di riferimento tridimensionaleIn realtà la Terra è molto lontana dall’essere una sfera.
Anche se può sembrarti strano, matematicamente parlando, Terra e Sfera non “ci incastrano” quasi niente una con l’altra!
La superficie della Terra è piuttosto complicata.

Ma, al di là di questo, siamo d’accordo sul fatto che sia un elemento solido, un oggetto tridimensionale.
Serve quindi un sistema di riferimento che abbia un grado di complessità in più (in realtà si aggiungono più gradi di complessità!) rispetto al piano cartesiano.
Serve un sistema tridimensionale.

GEOIDE ED ELLISSOIDE

L’uomo ha cercato di descrivere la forma della Terra con formule matematiche.
Questo perchè è molto più comodo per conoscere la posizione di un punto sulla sua superficie.

Ma la Terra è complessa!
Ci sono le terre emerse, le fosse oceaniche, le catene montuose, gli altipiani e le depressioni.
Insomma, la superficie reale della Terra non è rappresentabile matematicamente.

Topografi e cartografi hanno cercato allora un’altra superficie, che ne approssimasse la forma, ma di cui si conoscesse l’equazione.Rappresentazione del geoide terrestre
Hanno “trovato” il Geoide, che assomiglia un po’ ad un pallone cha ha preso un sacco di calci, è pieno di bozze ed è un po’ deformato.
Ti ho messo un’immagine qui a lato.
Il geoide è una superficie equipotenziale perpendicolare in ogni punto alla direzione della forza di gravità.
Ed anche lui (o lei) è una superficie difficile per farci sopra dei calcoli matematici, per misurare distanze e stimare aree.

Il passo successivo è stato scegliere l’ellissoide.

In cartografia, geodesia e topografia la superficie della Terra è approssimata da un’ellissoide di rotazione.
È un solido che nasce dalla rotazione di un’ellisse attorno ad un asse, quello minore, ed in più ha anche uno schiacciamento in corrispondenza dei poli.
È schiacciato come se qualcuno l’avesse compresso con due dita, proprio come si fa con una pallina di plastilina (o di DAS, o di Pongo!).

DATUM GEODETICI

Anche se si tratta di una semplificazione, e quindi se ne accettano approssimazioni, le differenze tra ellissoide e superficie della Terra talvolta sono davvero marcate.
Decine e decine di metri.
E a volte anche di più!

Per questo motivo l’ellissoide può andare bene per rappresentare la superficie della terra in Italia, non essere un granchè per la rappresentazione in Perù o essere un disastro totale in Nuova Zelanda!

Allora nella storia della cartografia mondiale è successo questo:

  • gli studiosi hanno iniziato a “produrre” un gran numero di ellissoidi di rotazione (produrre = definirne i parametri geometrici e, quindi, la formula matematica);
  • gli ellissoidi che funzionavano meglio per approssimare le varie aree di interesse (nazioni o continenti) sono stati traslati per portarne la superficie il più possibile vicino a quella della Terra. In molti casi sono stati anche un po’ ruotati, facendo perno su un punto di contatto ellissoide-superficie terrestre, il punto di orientamento, per adattarli ancora meglio alla rappresentazione cartografica!

Ci sono stati davvero tanti ellissoidi.
Qui te ne cito solo i più famosi:

  • Bessel (1841)
  • Clarke (1866)
  • Helmert (1906)
  • Hayford (1910)
  • Internazionale (1924)
  • GRS80 (1979)
  • WGS84 (1984)
  • IERS (1989)

Si differenziano uno dall’altro per la lunghezza dei due semiassi, maggiore a e minore b, e per il valore dello schiacciamento ai poli, f , che però è una funzione di a e di b.

Quando si assume che, per la rappresentazione cartografica di una porzione di superficie terrestre (come il territorio italiano), si utilizza uno specifico ellissoide, traslato ed opportunamento ruotato per adattarsi al meglio alla Terra (in quella zona), si definisce un datum geodetico, o semplicemente un datum.
Un datum è quindi un modello generato da due parametri di forma (i valori dei semiassi dell’ellissoide) e da sei parametri di orientamento (tre parametri per la traslazione e tre parametri per la rotazione dell’ellissoide).

DATUM GEOCENTRICI E DATUM LOCALI

Quando si prende un ellissoide e si porta a spasso per avvicinarlo alla superficie della Terra, in un’area particolare, si definisce un Datum Locale.

Se invece si fa in modo che l’ellissoide abbia il suo centro coincidente con il centro della Terra (o meglio, con il centro di massa della Terra) si parla di Datum Geocentrico.

Nella figura qui sotto vedi in blu una semplificazione (molto semplificata!) del Geoide, in rosso c’è un ellissoide che ha centro di rotazione coincidente con il centro della Terra (un datum geocentrico) e in verde un datum locale, dove l’ellissoide è traslato e ruotato per aderire bene alla superficie della Terra in una specifica zona.

Immagine che semplifica il concetto di datum geocentrico e datum locale

ROMA 40 – MONTE MARIO

Un datum molto utilizzato in Italia, a partire dal 1948, è il ROMA40.

L’ellissoide di rotazione scelto è quello di Hayford, l’orientamento avviene a Roma Monte Mario ed il meridiano che passa di lì è quello fondamentale per la definizione delle longitudini dei punti.
Questo Datum è stato usato per la produzione cartografia dell’IGM fino alla fine degli anni ’80 e, nonostante la legge italiana lo abbia mandato in pensione da qualche anno (dal 2011), gode ancora di ottima salute ed è largamente usato nella Cartografia Tecnica Regionale (CTR), e non solo.
L’immagine qui sotto è presa da ocean4future.org

Immagine che rappresenta il datum locale Roma40 - Monte Mario

ED50 – EUROPEAN DATUM

L’European Datum 1950 (ED50) è un datum introdotto a livello europeo alla fine della Seconda Guerra Mondiale con lo scopo di uniformare la produzione cartografica europea e minimizzare le deformazioni nelle zone periferiche del continente.
L’ellissoide di riferimento dell’ED50 è quello Internazionale ed è orientato a Postdam, in Germania.

WGS84

I datum geocentrici (e i sistemi di riferimento globali che ne derivano) hanno iniziato ad assumere particolare importanza con lo sviluppo del rilievo satellitare.
Un ellissoide geocentrico approssima abbastanza bene tutta la superficie della Terra.
Nel confronto con un ellissoide locale, quello geocentrico perde per accuratezza di rappresentazione nella zona dove l’ellissoide locale è orientato ma vince, a mani bassi, in tutte le altre parti della Terra.
Il più famoso ellissoide geocentrico è il WGS84 – World Geodetic System.

SISTEMI DI RIFERIMENTO

Ed ora possiamo parlare di Sistema di Riferimento.
Eh sì, perchè un datum non è un sistema di riferimento.

Sull’ellissoide, locale o geocentrico, si deve individuare la posizione di un punto che sta sulla superficie terrestre.
Lo si fa attraverso una coppia di coordinate: latitudine e longitudine, le coordinate geografiche.

Così come succede nel piano cartesiano, quando disegni gli assi e la loro origine, anche sull’ellissoide bisogna scegliere dei riferimenti da cui partire per misurare le coordinate.
Si sceglie l’Equatore ed il Meridiano di Greenwich.
Solo ora è possibile conoscere univocamente la posizione di ogni punto sulla superficie della Terra.

Un Sistema di Riferimento è quindi formato da un datum geodetico e da regole che definiscono i riferimenti per le misure delle posizioni dei punti.

Non si può parlare di Sistema di Riferimento senza parlare di datum, ma non basta parlare di datum per definire un Sistema di Riferimento.

COORDINATE GEOGRAFICHE

Se poi vuoi rappresentare su una carta la posizione di un punto sulla superficie terrestre, devi passare da una superficie curva ad un piano.
Si passa da coordinate geografiche a coordinate piane, o cartografiche.

Non approfondisco questo argomento perchè ne avevo già scritto un articolo, che trovi a questo link.
Se ti va puoi leggerlo, oppure puoi anche ascoltare le puntate 2, 3 e 4 del Podcast di 3DMetrica.
E se hai dubbi o domande non eistare a scrivermi!

Vale ancora la regola che anche sul piano si devono definire gli assi di riferimento per conoscere le coordinate dei punti.
E queste regole, insieme all’ellissoide di riferimento, formano il Sistema di Riferimento Cartografico.

In realtà, quando si parla di coordinate piane, si deve anche dire come si fa a sviluppare la superficie curva dell’ellissoide su un piano.
Se ne deve conoscere il tipo di proiezione.
Anche sulle proiezioni cartografiche trovi un po’ di informazioni nell’articolo che ti ho citato.
Ti dico solo che il sistema di riferimento che fa capo al datum Roma40 è determinato sul piano da una proiezione conforme di Gauss, rivista da Boaga.
Per questo si parla di Sistema di Riferimento Roma40 – Gauss-Boaga.

IL SISTEMA GLOBALE ITRS

Storicamente si sono definiti un bel po’ di sistemi di riferimento geocentrici, associati a vari ellissoidi.
Via via che le misure geodetiche sono diventate sempre più precise è stato possibile definire nuovi parametri geometrici e sistemi di riferimento, più precisi dei precedenti.

L’ITRS è l’International Terrestrial Reference System, il sistema di riferimento globale, mantenuto e reso disponibile dallo IERS, International Earth Rotation Service, che inoltre materializza il cosiddetto ITRF, International Terrestrial Reference Frame.

La materializzazione del sistema di riferimento globale ITRF sfrutta le moderne ed affinate tecnologie di rilievo satellitare ed una serie di stazioni di misura sparse sulla Terra (la rete IGS).
Questo tipo di riferimento, o meglio le materializzazioni del riferimento globale, devono essere aggiornate con cadenza temporale prefissata perchè la deriva dei continenti (mai cessata!) sposta le placche tettoniche terrestri e, con essa, i punti che ci stanno sopra.
Ti ricordo che in geodesia pochi centimetri sono una distanza per niente trascurabile!
Si parla quindi di ITRF associato ad un preciso anno in cui è stato materializzato o, se preferisci, aggiornato, ricalcolato, rivisto.
ITRF00 è la materializzazione del sistema di riferimento ITRS all’anno 2000.
Le misure satellitari di posizionamento delle stazioni della rete IGS si basano sull’ellissoide geocentrico GRS80.

L’ETRS IN EUROPA

In Europa le cose funzionano in modo simili a quello che succede a scala globale.
Nel 1990 fu deciso che l’Europa avrebbe adottato un sistema di riferimento coincidente con l’ITRS all’epoca 1989 e solidale con la placca EuroAsiatica.
Questo sistema prese il nome di ETRS89, European Terrestrial Reference System 1989.
La sua materializzazione corrispondente è l’ETRF89.

La creazione di un sistema Europeo è stata necessaria e legata al fatto che il movimento della placca EuroAsiatica non è per niente trascurabile, rispetto al resto delle placche mondiali, ma le stazioni di riferimento europee che lo materializzano (la rete EUREF), ed i punti a loro associati, praticamente non si muovono uno rispetto all’altro.
Immagina le placche tettoniche come zattere che si muovono sopra il mare di magma del mantello terrestre.
Due placche diverse si allontanano o si avvicinano reciprocamente e lo stesso fanno i punti sopra ciascuna zattera.
Ma i punti di ogni zattera, pur spostandosi con la placca, non cambiano posizione relativa uno rispetto all’altro.

Dal 2000 l’ITRS e l’ETRS89 si sono spostati di circa 25 cm

Mi rendo conto che materializzazione, placche, riferimenti globali ed epoche possono portare un bel po’ di confusione.
Anch’io ne ho avuta parecchia ed alcuni dubbi rimangono.
Ciascun argomento meriterebbe un approfondimento dedicato, ed anche piuttosto lungo.
Perdonami la sintesi ma non credo che sia rilevante entrare nel dettaglio di queste cose per gli scopi di questo articolo.
Tuttavia ho dovuto scriverteli perchè altrimenti non potrei parlarti del Sistema di Riferimento che è in vigore in Italia: l’ETRF2000.

L’ETRF IN ITALIA

Immagine che mostra le stazioni permanenti della Rete Dinamica Nazionale che materilizza il sistema di riferimento ETRF2000Il Decreto 10 Novembre 2011 “Adozione del Sistema di Riferimento geodetico nazionale“ prevede che il Sistema di Riferimento geodetico nazionale adottato dalle amministrazioni italiane sia costituito dalla realizzazione ETRF2000 (all’epoca 2008) del Sistema di Riferimento geodetico Europeo ETRS89.

La materializzazione dell’ETRS89 è stata fatta dall’IGM (Istituto Geografico Militare) tramite una serie di stazioni permanenti di cui si misura, con grande precisione e metodi satellitari, la posizione e che formano la Rete Dinamica Nazionale, RDN.

Il decreto dice anche che tutti i dati cartografici devono essere convertiti al nuovo riferimento.
Purtroppo c’è un bel po’ di ritardo da parte di alcune regioni nella gestione del proprio repertorio cartografico.
D’altra parte sono passati solo 7 anni…
🙁

L’esigenza di aggiornare il buon vecchio Roma40-Gauss/Boaga nasce dalla necessità di dotare l’Italia di un Sistema Geodetico al passo con i tempi e valido anche per applicazioni che richiedano precisioni più elevate.
Prima fra tutte la gestione della rete di stazioni permamenti che forniscono le correzioni per il posizionamento differenziale in tempo reale (RTK) e che hanno bisogno di riferimenti di alta precisione, che non si riuscivano a raggiungere con l’ETRF89.
L’IGM ha quindi deciso di allinearsi al recente “frame” convensionale dell’ETRS89 ufficializzato in Europa: l’ETRF2000 con riferimento temporale al 2008.

Anche l’ETRF2000 si basa sull’ellissoide GRS80.
Il passaggio tra coordianate geografiche e cartografiche nel sistema di riferimento ETRF2000 si fa tramite una proiezione UTM, proprio come avveniva per l’ED50.

I CODICI EPSG

Se consideri tutte le nazioni che ci sono sulla Terra, se pensi che molte di queste hanno avuto una storia cartografica travagliata, proprio come quella italiana, con numerosi cambi di sistemi di riferimento e se fai una semplice moltiplicazione fai presto a capire che Maremagnum di Sistemi di Riferimento ci siano in giro per il mondo.

Con la necessità di scambiare informazioni cartografiche su scala globale e con la diffusione dei software GIS, ed open source, si è resa necessaria una catalogazione di tutte queste informazioni, per evitare confusione ed errori.

I sistemi di riferimento ed i relativi parametri di trasformazione sono stati codificati in registri mantenuti da organizzazioni mondiali.
Tra tutti questi registri, il più diffuso è il registro EPSG (European Petroleum Survey Group) attualmente gestito dal Comitato Geodetico dell’International Association of Oil and Gas Producers(OGP).
I codici EPSG sono ormai riconosciuti come standard per la classificazione dei Sistemi di riferimento in tutto il mondo.

Anche sui codici EPSG ho scritto un articolo, che trovi a questo link, e ti invito a leggerlo se vuoi approfondire l’argomento.

CONVERSIONE E TRASFORMAZIONI TRA SISTEMI DI RIFERIMENTO

Se portare una superficie curva su un piano (da coordinate geografiche a piane) implica delle deformazioni che dobbiamo necessariamente ammettere e con cui dobbiamo convivere, trasportare le coordinate di un punto tra Sistemi di Riferimento che utilizzano due datum diversi è un’operazione piuttosto delicata, che può portare approssimazioni ed errori anche importanti.

Se ci pensi, è piuttosto intuitivo.
Passare da una coppia di coordinate con riferimento ad un ellissoide locale, traslato ed orientato (come per il datum Roma40), ad una coppia di coordinate, che devono individuare sempre lo stesso punto, prese su un ellissoide geocentrico (come il WGS84), non è un’operazione per niente banale!

Se lavori all’interno di uno stesso datum si parla di conversione tra sistemi di riferimento.
Se passi a datum diversi fai una trasformazione tra sistemi di riferimento.

Le formule che regolano la trasformazione tra sistemi di riferimento sono di tre tipi, e te le scrivo in ordine crescente di accuratezza:

  • formule a tre parametri (Molodensky);
  • formule a sette parametri (Bursa Wolf o Helmert);
  • operazioni mediante grigliati di trasformazione (ctable, NTv1 e NTv2).

Le trasformazioni a tre parametri lavorano a livello di coordinate geografiche (latitudine, longitudine, quota ellissoidica), mentre quelle a sette parametri (3 traslazioni + 3 rotazioni + 1 fattore di scala) lavorano su coordinate cartesiane geocentriche (X, Y, Z con origine del sistema di riferimento coincidente con il centro, di massa, della Terra).

Il database dei codici EPSG contiene, per ciascun sistema di riferimento, i parametri necessari da inserire nelle formule per effettuare le trasformazioni

Le trasformazioni a tre o sette parametri generalmente sono caratterizzate da accuratezze non sempre soddisfacenti (a seconda delle esigenze del lavoro in corso), perchè non riescono a considerare le distorsioni tra due datum.
Per raggiungere una precisione topografica è necessario affidarsi ai grigliati prodotti da IGM che hanno al loro interno i valori di scostamento tra i datum e, utilizzati all’interno di specifici software interpolatori, sono la migliore soluzione per la trasformazione di coordinate.

Personalmente utilizzo i grigliati dell’IGM ed il software Convergo per la trasformazione di coordinate e ne ho scritto un articolo che trovi a questo link.

IN CONCLUSIONE

Ti ringrazio per essere arrivato a leggere questo articolo fino a qui.
Per concluderlo ti faccio un elenco di domande dirette e risposte, altrettanto dirette, che mi vengono in mente sul tema, che spesso mi sono fatto quando stavo lavorando su qualche caso specifico o che ogni tanto mi chiedono.

Scegliere un ellissoide vuol dire definire un sistema di riferimento?
No.
Scegliere un ellissoide vuol dire trovare la migliore figura solida che approssima il Geoide.

Allora una volta che prendo un ellissoide, lo sposto dove mi torna comodo e lo ruoto ho definito un sistema di riferimento?
No.
Hai definito un datum geodetico.

E che cosa manca per arrivare ad un sistema di riferimento?
Mancano le regole che decidono come contare le coordinate che individuano un punto sulla Terra: l’origine degli assi cartesiano ed il verso positivo di x, y e z, oppure il meridiano e la latitudine “0” da cui si iniziano a contare le coordiante geografiche.

I sistemi di riferimento in geodesia valgono soltanto per le coordinate geografiche e le misure prese sull’ellissoide?
No.
I sistemi di riferimento valgono anche quando si passa da una superficie curva ad un piano, ad una carta, ad una mappa.
In questo caso bisogna anche dire come si è ricavata la mappa, che tipo di proiezione si è usata.

Che coordinate mi fornisce una misura satellitare presa con un ricevitore in modalità NRTK con correzioni ricevute dalla Rete Dinamica Nazionale?
Hai coordinate geografiche e quote ellissoidiche nel Sistema di Riferimento ETRF2000 (2008).

Che differenza c’è tra le coordinate piane di un punto nel sistema di riferimento Roma40-GaussBoaga e ETRF2000?
Circa 30 metri sulla coordianata Est (X) e circa 20 metri sul Nord (Y), senza considerare la falsa origine attribuita alle coordinate del sistema Roma40.

Che differenze ci sono tra ETRF89 e ETRF2000?
Inferiori al centrimetro.

Che differenze ci sono tra WGS84 e ETRF2000?
Fino a 40 centrimetri (percè dal 1984 al 2000 la placca EuroAsiatica, a cui si aggancia l’ETRF2000, si è spostata di questa quantità).

 

Se hai altre domande o dubbi ti prego di segnalarmele nei commenti qui sotto oppure scrivimi un’email a paolo.corradeghini (at) 3dmetrica.it o ancora (e questo è il modo che preferisco) mandami un messaggio su Telegram cercandomi come @paolocorradeghini.
Possiamo scambiarci note audio ed essere molto più esaustivi nelle risposte (oltre che risparmiare un bel po’ di tempo!).

E se vuoi unirti alla comunity di 3DMetrica su Telegram lo puoi fare iscrivendoti al canale che trovi cercando @tredimetrica!

 

Spero di averti dato informazioni utili o delucidazioni su un argomento a volte un po’ nebuloso come quello dei sistemi di riferimento, tuttavia fondamentale per chi lavora nel campo della topografia!

 

Grazie ancora per avermi dedicato un po’ del tuo tempo.

A presto!

 

Paolo Corradeghini.

 

Puoi ascoltare i contenuti di questo articolo anche in questa puntata del podcast di 3DMetrica!
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Paolo Corradeghini

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13 Comments


GIORGIO GRINFAN
1 October 2018 at 15:05
Reply

Anche questo articolo è molto ben fatto, preciso ma semplice nella lettura. Ti seguirò ancora in futuro con molto piacere. Ciao, Giorgio



    Paolo Corradeghini
    1 October 2018 at 20:42
    Reply

    Ciao Giorgio, grazie per il tuo commento e per la tua fiducia.
    A presto!
    Paolo

Alberto Raschieri
1 October 2018 at 15:18
Reply

Come al solito il tuo stile divulgativo chiarisce nello spazio di un articolo quello che spesso è considerato un passaggio ostico della topografia. Bravo Paolo, continua così.



    Paolo Corradeghini
    1 October 2018 at 20:44
    Reply

    Grazie mille Alberto, in effetti l’argomento Sistemi di Riferimento è spesso fonte di dubbi topografici.
    Spero di essere riuscito a semplificare (per quanto possibile!) la spiegazione.
    A presto!
    Paolo

Nicola zaccaro
1 October 2018 at 17:23
Reply

Bellissimo Articolo, Articolato molto bene , le sarei grato se nella prossima newsletter trattasse in dettaglio le coordinate geocentriche



    Paolo Corradeghini
    1 October 2018 at 20:45
    Reply

    Ciao Nicola, grazie per il commento e per il suggerimento.
    Non so se riuscirò a trattare le coordinate geocentriche già nel prossimo articolo ma ti assicuro che l’ho segnato nella lista dei prossimi articoli.
    A presto!
    Paolo

Marzio Marinelli
1 October 2018 at 19:01
Reply

Ancora complimenti per la bella serie di articoli dedicati ai sistemi di riferimento, con l’usuale balance tra rigore scientifico e divulgazione



    Paolo Corradeghini
    1 October 2018 at 20:46
    Reply

    Ciao Marzio,
    grazie anche a te per il tuo commento!
    Alla prossima!
    Paolo

Marzio Marinelli
1 October 2018 at 19:02
Reply

Ancora complimenti per la bella serie di articoli dedicati ai sistemi di riferimento, rigorosi ma di piacevole lettura



Franco Gallo
2 October 2018 at 17:21
Reply

Molto bello e ben fatto. complimenti paolo. bravo.



    Paolo Corradeghini
    2 October 2018 at 21:34
    Reply

    Ciao Franco, grazie mille del tuo commento!
    Paolo

Davide
6 July 2020 at 17:07
Reply

Un saluto e grazie per i numerosi articoli molto interessanti…
Li stavo leggendo per esigenze di lavoro e mi è venuto il seguente dubbio.

Rilievo con un sistema GPS. Il sistema di coordinate “nativo” del GPS è l’ellissoide WGS84 orientato nel centro della terra con long. 0 a Greenwich (sistema globale). Sbaglio?

In Europa si usa però per ETRS89 che si basa sull’ellissoide GRS80. Anche l’ETRS89 dovrebbe essere un sistema globale, che AVEVA origine nel centro della terra ed orienamento come il WGS84. Essendo però un sistema “ancorato” alla placca europea, ogni anno si sposta e quindi, se all’inizio WGS84 era praticamente coincidente con ETRS89 (a meno della differenza dell’ellissoide pari a 0,105 mm sul semiasse minore), ora non lo è più.

L’ETRS89 o meglio ETRF89 è stato “aggiornato” al ETRF2000 che è il sistema di coordinate in uso -per legge- in Italia a seguito del DM del 2012.

L’ETRF2000 è un “datum” ovvero: definizione ellissoide -GRS80- + definizione orientamento -quale????- + proiezione -Trasversa di Mercatore per l’IT-).

Le mie coordinate lette dal GPS non sono certamente quelle ETRF2000, anche se la differenza per fini cartografici, dovrebbe essere entro i 50 cm e quindi non mi causa problemi. Giusto?

Posso però impostare il mio controller GPS per la correzione in real time basandosi sui dati di “GPS Lombardia” che vengono forniti in ETRF2000; in tal modo ovviamente leggo le coordinate “corrette e convertite” in ETRF2000.

Qui si pone il problema quote. L’ETRF2000 me le da rispetto ad un ellissoide e non rispetto al geoide (livello del mare) che sono quelle che mi servono.

Per trasformarle volevo usare CONVERGO, dando come dato di input “Piane – ETRS89 – UTM ETRF2000” (di fatto sono quelle calcolate dal controller GPS avendo applicato le correzioni tramite i dati “GPSLombardia” e le conversioni tramite i “famosi grigliati”). La quota che immetto è quota ELLISSOIDICA.

Output tutto uguale tranne la quota: GEOIDICA.

Anche in Convergo imposto i grigliati e procedo con conversione: le coordinate non cambiano e la quota si. Sarà corretta la quota???

Ho provato a fare la conversine partendo da un punto-borchia GPS IGM e la quota “non torna”… Ha uno scarto di 3 cm. Perchè? Può essere che l’IGM ha calcolato la quota della borchia tramite livellazione mentre io l’ho approssimata con la conversione Convergo attravers i grigliati!?

Grazie a tutti dell’attenzione,
Davide



    Paolo Corradeghini
    9 July 2020 at 15:06
    Reply

    Ciao Davide,
    grazie per il tuo messaggio e per le tue considerazioni, molto interessanti e precise, su ellissoidi, coordinate e sistemi di riferimento!

    Venendo al problema della quota a cui ti riferisci nella seconda parte del tuo testo mi viene da dirti che un errore di 3 cm tra misure GNSS (RTK) e quota del chiodo è del tutto plausibile.

    In primo luogo perchè, come hai detto giustamente tu, se si tratta di un caposaldo di livellazione altimetrica, la misura della quota è stata fatta proprio con la livellazione che, ad oggim rimane la tecnica più precisa per questa misura.

    In secondo luogo perchè la precisione sulla misura della quota da una misura GNSS RTK è nell’ordine dello scarto che hai trovato tu.

    Spero di aver capito bene la tua domanda.
    In caso contrario sentiti libero di scrivermi di nuovo e proviamo ad esplorare meglio il tema che hai proposto.

    A presto!

    Paolo

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Se hai dubbi, domande, richieste specifiche su procedure, comandi o modi di fare qualcosa scrivimi ed io ne prendo spunto per un altro video come questo.

Il modo più veloce per contattarmi è tramite Telegram @paolocorradeghini
Oppure trovi gli altri miei contatti li trovi sul blog di 3DMetrica: https://3dmetrica.it/

Se vuoi, puoi decidere di sostenermi diventando un finanziatore di 3DMetrica tramite la pagina di Patreon: https://www.patreon.com/3dmetrica
È grazie a chi supporta il progetto se posso fare questi video per tutti.


0:00 Intro
1:35 Litchi
2:59 Missione di volo in UGCS
6:30 Esporto un KML
7:30 Litchi Mission Hub
11:17 Salvo la missione
14:05 Outro
    In questo video utilizzo UGCS per creare una missioni di volo per poter fare mission planning con il drone DJI Mini 2 , sfruttando le possibilità dell'app Litchi.


Se hai dubbi, domande, richieste specifiche su procedure, comandi o modi di fare qualcosa scrivimi ed io ne prendo spunto per un altro video come questo.

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0:00 Intro
1:35 Litchi
2:59 Missione di volo in UGCS
6:30 Esporto un KML
7:30 Litchi Mission Hub
11:17 Salvo la missione
14:05 Outro
    Se usi un drone che monta a bordo un GPS RTK potresti trovarti nella situazione di dover cambiare Sistema di Riferimento, o meglio Datum, rispetto a quello in cui sono state acquisite le immagini (legate alla correzione della posizione del drone i n volo).<br /><br />In questo video ti faccio vedere come puoi gestire il passaggio di Datum dentro il software di fotogrammetria Metashape.<br /><br /><br />Mi sono accorto di avere avuto dei problemi con il microfono e quindi si sentono parecchio i mieri respiri e i miei "sbiascichii".<br />Grazie per la pazienza!<br /><br /><br />Se hai dubbi, domande, richieste specifiche su procedure, comandi o modi di fare qualcosa scrivimi ed io ne prendo spunto per un altro video come questo.<br /><br />Il modo più veloce per contattarmi è tramite Telegram @paolocorradeghini<br />Oppure trovi gli altri miei contatti li trovi sul blog di 3DMetrica: https://3dmetrica.it/<br /><br />Se vuoi, puoi decidere di sostenermi diventando un finanziatore di 3DMetrica tramite la pagina di Patreon: https://www.patreon.com/3dmetrica<br />È grazie a chi supporta il progetto se posso fare questi video per tutti.<br /><br /><br />0:00 Intro<br />2:45 Entro in Metashape<br />5:04 Cambiare Datum<br />7:39 Impostazioni del sistema di riferimento<br />10:00 Esporto le coordinate delle foto<br />12:50 Il file da trattare<br />13:39 Trasformo le coordinate con Convergo<br />16:55 Importo il file delle immagini convertite<br />18:50 Trasformo anche i marker<br />22:21 Outro
    Ho fatto un rilievo aerofotogrammetrico che mi ha richiesto un avvicinamento di circa un'ora su sentieri escursionistici.
Per questo motivo ho dovuto scegliere strumentazione ed accessori leggeri, che stessero in uno zaino: drone, antenna GNSS e relativi supporti, target, ....

In questo video ti condivido il rilievo in campo e l'elaborazione dei dati con i risultati prodotti.

Qui sotto ti metto l'elenco di quello che ho usato:
Target in Forex 30x30 con motivo a "X"
Antenna GNSS: Trimble Catalyst DA2 - https://geospatial.trimble.com/products-and-solutions/trimble-da2
Asta di supporto per l'antenna: Neutech Mamba 270 - https://www.neutech.space/product-page/mamba-270
Tablet Samsung Galaxy S6 Lite
Software di gestione dati GNSS: Trimble Mobile Manager https://help.trimblegeospatial.com/TMM/Home.htm
Software di registrazione dati GNSS: Mobile Topographer Pro: http://applicality.com/projects/mobile-topographer-pro/
Drone: DJI Mini 2 - https://www.dji.com/it/mini-2
Software di elaborazione fotogrammetrica: Agisoft Metashape Pro - https://www.agisoft.com/


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0:00 Intro
1:20 Il rilievo in campo
2:13 Zaino e mani libere
3:11 Gli scopi del rilievo
3:55 Target in forex
5:35 Il GNSS Trimble Catalyst DA2
6:40 L'asta per l'antenna GNSS
8:02 Alimentazione del GNSS
8:30 La bolla
9:15 Agganciare il tablet all'asta
10:49 Correzione RTK
12:45 Il drone DJI Mini 2
14:44 Attività finite
15:38 Dentro il software Agisoft Metashape
17:20 Qualche immagine ed i target
22:40 La nuvola densa
24:27 La mesh 3D
28:32 Considerazioni finali
    Ci sono tecniche di acquisizione dati che permettono, in qualche modo, di costruire modelli 3D di un ambito osservato, di un'emergenza o di qualcosa che vuoi registrare.

Si tratta della fotogrammetria e del laser scanning.

Nel primo caso, quello della fotogrammetria, si possono scattare immagini con uno smartphone (con un'abbondante sovrapposizione), prendere delle misure lineare e costruire, a posteriori, modelli 3D (nuvole di punti).

Nel caso del laser scanning (il Lidar inserito solo in alcuni smartphone - iphone Pro) la tecnica invece è attiva e permette di avere, subito disponibile, una nuvola di punti.


Qui c'è il primo video di questo breve percorso: https://youtu.be/oFFCwNlRsJ0
Qui il secondo: https://youtu.be/wMAxJqS2OGA
E poi il terzo: https://youtu.be/e18kWShAFsU


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0:00
3:18 Le tecniche fotogrammetriche
5:13 Fotografie sovrapposte
6:14 Un'elaborazione fotogrammetrica
8:25 Alcuni esempi di modelli fotogrammetrici
11:25 Il laser scanning
14:40 Outro
    Se devi coordinare una squadra di persone che rilevano e registrano informazioni in campo, potrebbe essere utile impostare un ambiente di lavoro che ti permetta di avere i dati già ordinati ed "informatizzati".

In questo senso, soprattutto per dati territoriali, potrebbe avere senso appoggiarti ad un GIS ed a qualche app che sia in grado di dialogare in modo efficiente con lui (il GIS).

In questo video ti parlo (sommariamente) di QGIS e QField.

E, visto che un dato territoriale è rilevante se si conosce la sua posizione,  ti faccio vedere anche come si può superare il limite di precisione sulla posizione di un tablet o di uno smartphone, collegandolo con un'antenna GPS molto più performante (in questo video il Trimble Catalyst)


Qui c'è il primo video di questo breve percorso: https://youtu.be/oFFCwNlRsJ0
Qui il secondo: https://youtu.be/wMAxJqS2OGA
E poi il terzo: https://youtu.be/e18kWShAFsU


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0:00 Intro
3:40 Che cos'è un GIS
7:10 L'applicazione QField
11:11 Trasferire le informazioni
12:10 Posizioni precise
    Nel tuo smartphone ci sono, potenzialmente, un sacco di applicazioni che ti permettono di registrare informazioni acquisite durante un rilievo speditivo in campo.

In questo video ti condivido quella che uso spesso: Google Keep.
Ma se ne conosci o usi altre più efficienti scrivilo nei commenti in modo che tutti ne possano beneficiare.


Qui c'è il primo video di questo breve percorso: https://youtu.be/oFFCwNlRsJ0
Qui di seguito i successivi:
https://youtu.be/e18kWShAFsU
https://youtu.be/APi0aQg0-5I


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0:00 Intro
4:30 Google Keep
6:20 Usare note audio
8:37 Aggiungere e modificare una foto
9:45 Fare un disegno
10:25 Immagini geotaggate
11:27 Le informazioni nel cloud
    Questo video nasce da un'attività di informazione che ho fatto presso un Ente pubblico nell'ambito del rilievo e della registrazione di informazioni territoriali.

Non si tratta di rilievi topografici (anche se credo che potrebbe essere esteso anche a quel campo) quanto piuttosto di trovare metodi efficienti per trasferire dati e misure.

Credo che la massima efficienza si raggiunga quando si riescono ad utilizzare strumenti comuni o dispositivi familiarei sempre a disposizione, come uno smartphone.

Ti condivido un percorso in più parti dove faccio un focus su come riportare i dati e le informazioni registrate in campo, nel modo più vantaggioso possibile.

Il primo metodo che mi è venuto in mente è usare carta e penna.


In questo video ti parlo di un'app da usare nel tuo smartphone: https://youtu.be/wMAxJqS2OGA
E qui invece delle potenzialità dei GIS e delle app che si collegano a loro: https://youtu.be/e18kWShAFsU
Poi ci sono le tecniche di reality capture: https://youtu.be/APi0aQg0-5I


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0:00 Intro
1:19 Che cos'è un rilievo
3:02 Osservazione
4:49 Misurazione
5:10 Registrazione
6:58 Lo scopo di un rilievo detta la scelta degli strumenti
10:05 Riportare un'informazione
11:14 Scrivere su carta
    QGIS ti dà la possibilità di "snappare" su elementi (vettoriali) al suo interno ed in questo video ti condivido una procedura per estrarre dei punti in corrispondenza di vertici di un vettore (una polilinea) che fa proprio uso degli snap.

Da qui esporto un file di testo (che puoi eventualmente importarlo in un controller di qualche strumento topografico per il tracciamento).


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Ne sarei felice.

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0:00 Intro
0:34 Vettori in QGIS
1:44 Creo un nuovo layer per i punti
2:41 Modifico il layer
3:28 Opzioni di "snap"
4:28 Disegno i punti
5:50 Salvo l'editing
6:17 Esporto i punto come file di testo
11:01 Outro
    In questo video ti condivido tre modi per conoscere la pendenza di un versante (ma anche di un cumulo, di una falda di un tetto, di una strada, ...) di cui hai la nuvola di punti.<br /><br />Il primo metodo utilizza la costruzione di un piano interpolatore che prova ad approssimare al meglio la nuvola di punti.<br /><br />Il secondo passa attraverso la creazione di un campo scalare associato alla verticalità (a cui segue poi un aggiustamento per avere in output dei gradi...).<br /><br />Il terzo metodo infine usa lo strumento di Point Picking scegliendo l'opzione di misura degli angoli interni di un triangolo.<br /><br /><br />Se hai dubbi, domande, richieste specifiche su procedure, comandi o modi di fare qualcosa scrivimi ed io ne prendo spunto per un altro video come questo.<br /><br />Il modo più veloce per contattarmi è tramite Telegram @paolocorradeghini<br />Oppure trovi gli altri miei contatti li trovi sul blog di 3DMetrica: https://3dmetrica.it/<br /><br />Se vuoi, puoi decidere di sostenermi diventando un finanziatore di 3DMetrica tramite la pagina di Patreon: https://www.patreon.com/3dmetrica<br />È grazie a chi supporta il progetto se posso fare questi video per tutti.<br /><br /><br /><br />0:00 Intro<br />0:31 La nuvola di punti in Cloud Compare<br />1:03 Duplico la nuvola di punti<br />1:28 Fittare un piano<br />5:27 Creare un campo scalare delle pendenze<br />10:28 Misuro gli angoli di un triangolo<br />14:19 Outro
    Dentro il software di fotogrammetria Agisoft Metashape c'è uno strumento che permette di programmare una missione di volo per un drone, finalizzata ad acquisire in maniera dettagliata le fotografie di una scena (con particolare interesse per gli elementi architettonici).

Lo strumento si chiama "Plan mission/Pianifica missione" e si appoggia ad un modello preliminare (della stessa cosa che vuoi modellare) creato con immagini prese a media/grande distanza e, conseguentemente, non dettagliate.

Ti condivido la parte di pianificazione di volo (ed esportazione) in questo video.


Se hai dubbi, domande, richieste specifiche su procedure, comandi o modi di fare qualcosa scrivimi ed io ne prendo spunto per un altro video come questo.

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0:00 Intro
0:42 Metashape
1:15 L'elaborazione fotogrammetrica
2:30 Plan Mission
3:13 Qualche informazione extra
3:28 Definisco la Home Point
4:14 L'area di indagine
5:06 Definire gli ostacoli
8:16 Genero la missione
11:44 La missione di volo
13:20 Esportare la missione
14:49 Outro
    Può capitare che una nuvola di punti Lidar abbia problemi di allineamento dei suoi elementi.
Oppure che due nuvole diverse (da due acquisizioni diverse) non siano correttamente aderenti tra loro.
In questo video ti condivido lo strumento "Boresight" che LiGeoference ti mette a disposizione per provare a correggere questi aspetti.


Qui sono i video in cui parlo di LiGeoreference:
1 - Come funziona l'elaborazione Lidar in PPK: https://youtu.be/Cm3hWIOg-7E
2 - Qualche considerazione sulla nuvola Lidar: https://youtu.be/qdQtAmnyqR4
3 - Controlli sulla nuvola di punti: https://youtu.be/mmfvaV48B9A
4 - Editare le traiettorie di volo per lavorare sulla nuvola di punti Lidar: https://youtu.be/tx3h8oBtF0c
5 - Sistemare errori di allineamento di nuvole di punti Lidar: https://youtu.be/bXouq-vqHUQ


Questo video è fatto in collaborazione con   @lidaritalia  (https://www.lidar-italia.it/) con cui portiamo avanti un bel po' di attività di studio, analisi e test sui sistemi Lidar (da drone e da terra) e sui software di  @GreenValleyINTL   (https://greenvalleyintl.com/).
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Scrivilo nei commenti.
Oppure mandami un messaggio su Telegram @paolocorradeghini


0:00 Intro
2:26 Divido la nuvola di punti sulle traiettorie
5:38 Boresight
11:37 Outro


Trovi altri informazioni su di me qui: https://3dmetrica.it/

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    Una della caratteristiche (secondo me) più interessanti del software LiGeoreference è quella di permetterti di editare direttamente le traiettorie di volo.

Intervenendo sulle traiettorie sei in grado di lavorare sulla nuvola di punti perchè, in un rilievo Lidar, ogni punto è legato  alla posizione dell'emettitore in volo.

Ti condivido gli strumenti di LiGeoreference per queste operazioni.


Qui sono i video in cui parlo di LiGeoreference:
1 - Come funziona l'elaborazione Lidar in PPK: https://youtu.be/Cm3hWIOg-7E
2 - Qualche considerazione sulla nuvola Lidar: https://youtu.be/qdQtAmnyqR4
3 - Controlli sulla nuvola di punti: https://youtu.be/mmfvaV48B9A
4 - Editare le traiettorie di volo per lavorare sulla nuvola di punti Lidar: https://youtu.be/tx3h8oBtF0c
5 - Sistemare errori di allineamento di nuvole di punti Lidar: https://youtu.be/bXouq-vqHUQ


Questo video è fatto in collaborazione con   @lidaritalia  (https://www.lidar-italia.it/) con cui portiamo avanti un bel po' di attività di studio, analisi e test sui sistemi Lidar (da drone e da terra) e sui software di  @GreenValleyINTL   (https://greenvalleyintl.com/).
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0:00 Intro
1:32 Una nuvola di punti in LiGeoreference
2:20 Select on Trajectory
5:07 Colorize by Segment
6:12 Split by Segment
9:30 Esportare i dati
10:50 Outro


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    Rilievi al #saltodellalepre #drone #aerofotogram Rilievi al #saltodellalepre 

#drone #aerofotogrammetria #rilievo
    La fine dell'anno e l'inizio del nuovo è tempo di La fine dell'anno e l'inizio del nuovo è tempo di rilievi nelle cave di estrazione...

#cave #rilievo #aerofogrammetria
    Trasportare drone e svariate batterie (12), in spa Trasportare drone e svariate batterie (12), in spalla, dentro uno zaino, è una cosa rilevante se devi fare un po' di strada a piedi.

Foto (tagliata malamente da me) di @davidemarcesini 

#drone #porto #fotoaeree #uav #apr #sapr
    Se il tuo Lidar è equipaggiato con una camera fot Se il tuo Lidar è equipaggiato con una camera fotografica per colorare la scansione e se puoi accedere alle immagini, le puoi usare per fare un progetto fotogrammetrico.

Non è detto che tu ci riesca.
La sovrapposizione laterale delle strisciate Lidar non è paragonabile a quella fotogrammetrica ma qui ho fatto un volo Lidar a griglia e i dati erano abbondanti.

A partire dai punti di legame, puoi fare la nuvola densa, mesh, texture e ortomosaico.

Credo che i prodotti che sfruttano le informazioni nelle immagini siano quelli più interessanti perchè complementari con il dato Lidar che non può arrivare a contenere le informazioni delle fotografie.

#lidar #fotogrammetria #rilievo #3d
    Capita che in un rilievo Lidar il drone voli a par Capita che in un rilievo Lidar il drone voli a partire da luoghi accessibili, lungo strade o aree poco distanti da parcheggi.
Nelle zone agricole le strade possono non essere pubbliche, anche se non ci sono cancelli o sbarre.

Credo che valga sempre la pena contattare la proprietà per informarla del lavoro.
Anche se prevedi di stare lontano da case, fattorie o altri insediamenti.
Il più delle volte si evitano possibili problemi o anche solo rallentamenti nella tabella di marcia della giornata.

Se poi ci sono delle greggi (e l'area è frequentata dal lupo) è normale che queste siano protette da cani pastori.
Il loro lavoro è proteggere le pecore.
Da chiunque.
Ti avvertono, abbaiando, se ti avvicini troppo.
Se vai oltre potrebbero fare anche qualcos'altro.

Valuta anche questo aspetto del lavoro.
Anche se il gregge è in un recinto, parcheggiare l'auto e lavorare troppo vicino potrebbe mandare in allerta/allarme i cani.
Meglio spostarsi un po' e lasciarli fare tranquilli il loro lavoro ma senza metterli sotto stress costante.

Se lì vicino c'è la fattoria e ti presenti alla proprietà potrebbero aiutarti gestendo i loro cani pastori in tua presenza e permettendoti di concentrarti solo sul tuo lavoro (senza dover controllare costantemente dove si trovano).

Per nessun motivo passerei vicino ad un gregge non recintato e custodito!

#rilievo #topografia #misure #cani #gregge #pastori #proprietàprivata
    È piuttosto normale (quando si parla di rilievi c È piuttosto normale (quando si parla di rilievi con drone) rilevare un'area maggiore rispetto ai limiti di progetto.
Questo perchè una macchina fotografica ed un Lidar (come in questo caso) hanno un angolo di campo del sensore e volando lungo il confine prendono informazioni anche dei punti esterni ad esso.

Inoltre si possono ottimizzare le missioni automatiche per far sì che (in andata o in ritorno) il drone passi su zone esterne continuando ad acquisire dati.

Qui in rosso ci sono i limiti di progetto di un rilievo Lidar ed in giallo le aree effettivamente acquisite (e con dati "buoni")

#lidar #rilievo #rilievo3d #realitycapture
    Il laser scanning è il modo migliore per creare m Il laser scanning è il modo migliore per creare modelli 3D di strutture reticolari: tralicci, ringhiere o strutture metalliche in generale...

Si può provare a creare delle nuvole di punti da fotogrammetria ma è dura (ed i motivi sono diversi...)

Il laser scanning, è invece molto performante.
Serve avere un po' di accortezza nel fare più stazioni di scansione, per coprire più punti di vista ed evitare le zone d'ombra.

L'altra valutazione da fare è relativa alla portata dello scanner.
I tralicci dell'alta tensione possono essere parecchio alti.
Questo misura 100m da terra.
Serve una portata sufficiente per arrivare, bene, fino in cima.
Se lo scanner è sufficientemente preciso, si riescono ad avere anche buone nuvole dei conduttori!

#3d #laserscanning #laserscanner #rilievo #tralicci
    Prima di partire con un rilievo sottoscrivi i limi Prima di partire con un rilievo sottoscrivi i limiti dell'area.
Può essere un allegato al contratto/offerta o qualcosa a parte.
L'importante è che sia chiaro.
A te e al cliente (se tu fai il rilievo).
A te e al topografo (se lo commissioni).

Sono tornato in campo per integrare un'area che avevo tralasciato.
La responsabilità era tutta la mia.
Non avevo fatto attenzione alle email scambiate con il committente.
Per fortuna era vicino a casa, è stato facile e veloce.
Ma ci sono comunque dovuto ritornare.

Allora ho riflettuto sull'importanza della chiarezza tra le parti prima di iniziare un lavoro.
Non si tratta di essere rigidi o pignoli.
È un modo per tutelare il lavoro di tutti.

Se sei tu a fare il rilievo non ti sentirai chiedere cose tipo: "Ah ma io credevo che saresti arrivato fino a là".

Se invece lo commissioni puoi stroncare sul nascere ogni fraintendimento per un'area che non ti viene restituita.

Non serve una planimetria con chissà quale dettaglio!
Va bene anche uno stralcio di mappa di Google.
L'importante è che sia chiaro e condiviso.

E più il rilievo è esteso/complesso/costoso, più è importante farlo.
    Se in terra c'è tanta polvere (ed in questo perio Se in terra c'è tanta polvere (ed in questo periodo siccitoso ce n'è davvero tanta!), trova il modo di far decollare il drone in un posto non troppo "sporco" e se puoi alzalo da terra.
Il rischio "desert storm" è altissimo, specialmente con droni grossi ed eliche montate sotto i bracci.

#drone #uav #rilievi #voli #fotogrammetria #sabbia #polvere
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  • EBOOK – Pensieri topografici del 2020

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