Brevi cenni sulla topografia esplorativa

Brevi cenni sulla topografia esplorativa
Consigli e chiacchiere da utilizzare per le ricerche speleo e le escursioni
L’Attrezzatura

Per orientarsi non bastano una bussola e una cartina, è necessario avere un minimo di attrezzatura per cavarsela in ogni occasione.
Ecco degli oggetti utili che dovrebbero stare nel tuo zaino per una battuta speleologica:

• bussola
• cartina, in genere quella in scala 1:25000 (1cm=250m) distribuita dall’Istituto Geografico Militare (IGM)
• due squadre a 60° e 45° trasparenti
• riga millimetrata di 20 cm
• matita
• gomma
• qualche foglio di carta millimetrata
• goniometro trasparente
• GPS (Geographic Position System)
• righello UTM ^ Torna su ^

Come leggere una carta

Il territorio nazionale italiano è compreso fra tre fusi (le aree comprese tra i meridiani), infatti il globo terrestre è stato suddiviso verticalmente in 60 fusi dall’ampiezza di 6° di longitudine ciascuno (60 * 6° = 360°) e in fasce in senso orizzontale, contrassegnate da lettere alfabetiche. Ogni punto della terra è “imprigionato” in una delle 1200 zone che si formano dall’incrocio di fusi e fasce. Ogni zona porta il nome del fuso e della fascia, indicati da rispettivamente da un numero arabo e da una lettera maiuscola.
Le zone che comprendono l’Italia sono: 32S, 33S, 34S, 32T, 33T, 34T. Ciascuna area risultando ancora troppo vasta è stata suddivisa ulteriormente in quadrati di 100 Km di lato indicati con una coppia di lettere: è il reticolato chilometrico Universal Transversal Mercatore (UTM). La carta topografica d’Italia è redatta dall’Istituto Geografico Militare (sigla IGM) e copre l’intero territorio nazionale, è composta da 285 “fogli” in scala 1:100000, ogni foglio è suddiviso in 4 “quadranti” in scala 1:50000,ogni quadrante in 4 “tavolette” in scala 1:25000 (fig. 1)
I fogli sono indicati con numeri arabi da 1 a 285, i quadranti con numeri romani da I a IV, in senso orario a partire dal primo in alto a destra, le tavolette con il toponimo più importante del luogo e secondo l’orientamento NE, SE, NO e SO. La dicitura corretta sarà ad esempio F. 189 III NO Altamura, cioè foglio n. 189, III quadrante, tavoletta NO denominata Altamura (fig. 1).
Ogni tavoletta è composta da un quadro centrale e da una cornice che riporta tutte le informazioni utili alla lettura della carta.
Da sinistra in alto verso destra si trova la posizione della tavoletta, il suo nome e la posizione degli estremi. In basso da sinistra verso destra sono poste le informazioni più generali: la data di pubblicazione, il quadro di unione delle tavolette circostanti, i limiti amministrativi, l’elenco dei comuni compresi nel quadro, la simbologia.
Lungo il margine destro della cornice è riportato uno specchietto con i valori della declinazione magnetica riferita all’anno di edizione, con i dati delle correzioni da apportare per l’orientamento con la bussola.
Nella parte superiore del bordo destro si trovano i dati riferiti al reticolato UTM. Nello specchietto c’è la designazione della zona, del quadrato di 100 Km.
Ai bordi della carta, lungo il quadro, c’è il reticolato geografico con variazioni delle indicazioni al primo grado.
Sempre sui vertici del quadro sono riportate le coordinate per i paralleli e i meridiani sia riferite all’ED 1950 (considerano il meridiano di Greenwich e l’equatore), sia riferite al sistema nazionale (considerano il merdiano che passa per M. Mario e l’equatore).
La data di edizione della carta fa la differenza, ecco una classificazione approssimativa:

1. le carte stampate prima del 1954 sono in bianco e nero;
2. le carte stampate dal 1954 al 1959 sono in tre colori nero, azzurro per l’idrografia e marroncino per l’orografia; fanno parte di questa classe la maggioranza delle tavolette (scala 1:25000);
3. le carte stampate dal 1960 al 1985 sono in cinque colori nero, azzurro, marroncino, rosso e verde.
4. le carte stampate dopo il 1985 spesso sono redatte in scala 1:50000 anziché 1:25000, inoltre per l’orografia - le isoipse o curve di livello sono evidenziate con sfumature.

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Distanza di due punti in linea d’aria

Prendi un punto A e un punto B sulla tavoletta per determinare la loro distanza in linea d’aria devi utilizzare un righello millimetrato. Se ad esempio la distanza è di 6,7 cm sulla carta, realmente si tratterà di 1 km e 670 m circa considerando sempre la scala 1:25.000.
E’ evidente che per determinare la lunghezza di un percorso a curve (strada o sentiero) devi adottare un altro metodo: suddividere il percorso in tanti tratti più o meno rettilinei da misurare uno alla volta con precisione e da sommare. La misura della retta ottenuta va trasformata in misura reale in base alla scala di riferimento.
La carta topografica non è altro che una rappresentazione in piano di una porzione reale di terreno. Il disegno descrive in due dimensioni (lunghezza e larghezza) una realtà tridimensionale (che si sviluppa anche in altezza) come in una fotografia; ma mentre quest’ultima, sebbene in maniera appiattita, rappresenta la realtà, nel disegno cartografico si utilizza una simbologia o segni convenzionali.
La planimetria può essere definita come la descrizione in pianta di forme e di strutture tridimensionali secondo una scala di lettura; l’altimetria invece è la rappresentazione della conformazione del suolo per la determinazione della quota di un punto del terreno rispetto a un livello stabilito (in genere il livello del mare s.l.m.=0).
Si è in grado di leggere una carta topografica quando si riesce a capire la configurazione del terreno ed a individuarne tutti i particolari così come apparirebbero ad una osservazione diretta.
Le curve di livello o isoipse rappresentano il sistema più esatto per rappresentare la terza dimensione sulla carta.
Per fare un esempio le curve di livello sono rappresentate come se il rilievo fosse intersecato da piani paralleli alla terra posti ad uguale distanza tra loro (fig. 2). Nella tavoletta in scala 1:25000 la distanza tra le isoipse è di 25 metri.
Per non appesantire troppo la carta di segni numeri e simboli ogni 4 curve (ogni 100 metri di dislivello) ce n’è una più marcata detta “curva direttrice”, di solito le quote sono segnate su quest’ultima. Prova a concentrare l’attenzione su un sentiero della carta: se segue l’andamento di una curva di livello vuol dire che il sentiero è in piano.
Se invece taglia una o più curve di livello vuol dire che stai salendo o scendendo di quota.
Di quanto? Basterà contare le curve di livello tagliate dal sentiero e moltiplicarle per 25 metri.
Per capire se si tratta di un rilievo o di una depressione basta guardare l’incremento delle quote se è crescente (dalla curva più larga a quella più stretta) si tratta di un rilievo; tanto più le curve di livello sono disegnate una vicino all’altra, tanto maggiore è la pendenza.
Infine nelle zone di montagna dove le pendenze sono a volte molto forti, non è sempre possibile disegnare curve troppo ravvicinate tra loro perché risulterebbero troppo fitte e quindi incomprensibili.
In questi casi si ricorre ad altre tecniche tipo l’ombreggiatura o il tratteggio (fig. 3) e a speciali simboli (fig. 4). ^ Torna su ^

Come orientare la carta

Ogni volta, prima di usare la bussola, devi orientare la carta: - il piano della bussola deve essere assolutamente orizzontale rispetto al terreno, altrimenti l'ago magnetico non potrà muoversi liberamente; - usando la bussola ricordati di non stare sotto linee ad alta tensione o nella vicinanza di masse metalliche (tralicci, pali di ferro, autocarri, attrezzatura speleo, ecc.). Per convenzione il nord è in alto, posa la bussola facendo coincidere il margine verticale della cartina con l'ago della bussola. Il nord geografico è segnato sulle cartine, il nord magnetico invece è quello indicato dall'ago della bussola e bisogna compensarli (fig. 6), calcolando l'attuale declinazione magnetica:a destra della tavoletta troverai un quadrante dal titolo "declinazione magnetica e convergenza al centro della carta". Supponendo che la declinazione magnetica sia datata 1° gennaio 1959, con convergenza al centro della carta uguale a 4° 14' (cioè 254') e che diminuisca 6' all'anno avremo che nel 2001, poiché sono trascorsi 42 anni, la declinazione sarà: 254'- 6 \* 42 = 2'. Ora non resta che regolare la carta. Sul margine superiore vi è una scala graduata da 0 a 7 gradi con suddivisioni in primi, basterà allora unire con una retta il punto P (che trovi in basso) con la seconda tacca dopo lo 0 corrispondente appunto a 2'. Questa retta ti darà la vera direzione del nord geografico ed esattamente su questa direzione che dovrai allineare l'ago calamitato della bussola per avere la cartina correttamente orientata. [**^ Torna su ^**](#up "Torna su")

Come riferire le nostre coordinate

Guardando la tavoletta viene riportato sulla destra un "*esempio di designazione di un punto*" e vi si raccomanda di citare sempre: la designazione di zona e le lettere che identificano il quadrato di 100 Km di lato. Le indicazioni di seguito ti permetteranno, insieme alle coordinate UTM, di precisare il punto del terreno sul quale ti trovi. Il coordinatometro è stampato sulla tavoletta rappresenta i due lati di un quadrato del reticolato chilometrico UTM è graduato e ti aiuta a prendere le misure parziali all'interno dei quadrati stessi, poiché ogni lato misura 4 cm e corrisponde ad 1 km reale, la decima parte, ossia 4 mm corrisponderà a 100 m. Di conseguenza ogni millimetro sulla carta corrisponde a 25 m sul terreno. Immagina di avere una cartina tipo quella in figura 7. Leggi i numeri indicati sul bordo superiore e inferiore della carta (coordinate orizzontali): 95, 96, 97, ecc. che corrispondono al novantacinquesimo, novantaseiesimo e novantasettesimo chilometro del quadrato. Leggi i numeri sul bordo destro e sinistro della carta, indicati in ordine progressivo dal basso verso l'alto: 74, 75, 76, 77, ecc. corrispondenti alle coordinate verticali. Se il luogo in cui ti trovassi fosse la stazione di Castello l'indicazione sarebbe: coordinata orizzontale 97, coordinata verticale 75, poiché i decimali delle coordinate sono espressi in ettometri, nel nostro caso andranno aggiunti 0 ettometri: 32TMR970750. Spesso però non capita di trovarsi all'incrocio preciso di due coordinate, se ti trovassi tra 78 e 79 in località Ponte Vecchio, la coordinata orizzontale sarebbe 96 Km + 0 hm cioè 960, la coordinata verticale con l'ausilio del coordinatometro che ipoteticamente segna 4 hm sarebbe 32TMR960784. [**^ Torna su ^**](#up "Torna su")

Il Gps

Oltre alla bussola e al compasso, esiste un altro strumento che ci aiuta nella navigazione terrestre: il GPS. Si tratta di un ricevitore che elabora stringhe di dati inviati dai satelliti e traducendole in una posizione, espressa in latitudine (paralleli) e longitudine (meridiani). I modelli di GPS attualmente in commercio non si limitano a questo servizio, hanno una serie di opzioni che variano da un modello all'altro. Bisogna dire che non tutti i ricevitori sono utili nella navigazione terrestre, perché il sistema nasce ed è stato principalmente sviluppato per la navigazione in mare. Il sistema GPS è articolato su 24 satelliti più altri 3 di riserva, per un totale di 27 elementi distribuiti su sei piani orbitali ad un'altezza di 20.183 chilometri e strettamente controllati dalle stazioni a terra. La frequenza dell'emissione radio è di 1575,42 Mhz, e la potenza irradiata da ogni satellite è di circa 500W. Le informazioni sulle orbite dei satelliti sono dette effemeridi e sono costantemente aggiornate ogni volta che si accende lo strumento; quelle mantenute nel terminale vengono chiamate "*almanacco*". Senza entrare nel dettaglio, possiamo dire che il sistema funziona in questo modo: invia una serie di segnali digitali ad intervalli determinati. Tutti i satelliti sono sincronizzati tra loro, per cui il ricevitore non fa altro che calcolare il tempo che il segnale impiega, replicando questo calcolo per altri satelliti e applicando il teorema di Pitagora (...non proprio), il ricevitore conosce la sua posizione. Ci sono alcuni limiti nell'utilizzo del sistema, infatti bisogna avere una visibilità abbastanza ampia del cielo, per cui risulta difficile fare il punto, detto "fix", tra i grattacieli o in fondo ad un canyon; è necessario che il ricevitore abbia a disposizione almeno tre satelliti visibili per avere un fix su due dimensioni (latitudine + longitudine), mentre servono almeno quattro satelliti per avere anche l'indicazione relativa all'altitudine. I satelliti visibili inoltre devono avere una "buona geometria", cioè essere disposti all'incirca sui vertici di un quadrato, nè troppo vicini alla linea d'orizzonte né prossimi allo zenith. Questo sistema di rilevamento ha come limite intrinseco che il valore dell'altitudine riportato dallo strumento sia raramente affidabile. Generalmente il valore di altitudine che si ottiene in un fix qualsiasi di quattro satelliti è molto lontano da quello reale, per avere un valore attendibile sono necessari praticamente tutti i satelliti visibili ed in questa situazione sono comunque possibili errori di decine di metri. Il governo degli Stati Uniti è proprietario del sistema di satelliti ed ha mantenuto nel sistema GPS, fino al 1 maggio del 2000, un "errore indotto" chiamato SA (Selective Availability), il quale riduceva la precisione del sistema con errori di circa 100 metri anche effettuando più letture a distanza ad intervalli di tempo. Oggi con un qualsiasi GPS l'errore può essere ridotto a a5 metri circa. La U.S. Army ha sviluppato un nuovo sistema di localizzazione criptato basato su una diversa rete satellitare non disponibile, che garantisce una precisione più elevata, inferiore al metro (da fonti non ufficiali circa 1 cm). [**^ Torna su ^**](#up "Torna su")

Terminale più adatto

La mia esperienza si basa sulle unità Garmin sicuramente, ad oggi, con la tecnologia più avanzata sul mercato. Fondamentale è il sistema che usa il ricevitore per acquisire i dati. Ve ne sono di due tipi: parallelo e multiplexing. I ricevitori paralleli hanno diversi canali riceventi che lavorano parallelamente, in modo che se si perdesse la ricezione di un satellite, gli altri continuerebbero ad inviare dati, mentre lo strumento continua a cercare. Al contrario i ricevitori multiplexing lavorano su un satellite per volta scandendo continuamente il segnale ed elaborandolo a tratti. Per questo tipo di ricevitori l'acquisizione iniziale dei satelliti può essere un'operazione lunga. La Garmin produce la serie di unità GPS2 e GPS 3 con lo stesso guscio, hanno una funzione utilissima: permettono di orientare lo schermo, "ruotandolo" di 90° e consentendo così il montaggio sul manubrio di una moto o sul cruscotto in auto. C'è anche la possibilità di poter connettere l'unità ad un'alimentazione esterna e quella di interfacciare l'unità con un computer tramite la porta seriale per elaborare i dati. Altra caratteristica è la cartografia generale del mondo, non precisa, ma molto utile per avere una idea di base; questa funzione è stata implementata con la possibilità di programmare, parte della memoria, con l'applicazione Map Source prodotta dalla Garmin. Ulteriori caratteristiche sono la quantità di punti (waypoint) memorizzabili, delle rotte (routes) e della lunghezza della traccia (track). La capacità di memoria è per tutti tra i 250 ed i 500 waypoint, mentre per quanto riguarda i punti track il GPS3 ne è il più dotato, sono infatti 1900, con la possibilità di salvarli separatamente in 10 track separati. [**^ Torna su ^**](#up "Torna su")

I Map Datum

La terra non è una sfera perfetta ma un geoide, quindi non ha una forma regolare. Se una sfera è composta da cerchi sovrapposti, un geoide da una serie di piani quasi ellittici. I due raggi fondamentali della Terra sono i riferimenti su cui si basa il sistema di creazione delle mappe, detto Map Datum.
Il GPS utilizza una serie di Map Datum che devono essere impostati nel menu di Setup, hai già visto che questi parametri sono riportati sul bordo di ogni tavoletta. Nella figura 8 sono riportati i Map Datum (o i dati da inserire come User Datum) relativi alle carte più usate in Africa ed in Italia. ^ Torna su ^

Come settare il GPS

Per sapere dove sei accendi il GPS, apri la carta del luogo in cui sei ed orientala con la bussola. Cerca in quale formato è espressa la latitudine e la longitudine, in gradi/minuti o UTM e i dati della proiezione della carta appunto il map datum (di solito è scritto European ED50, cioè ED1950). Come riferimento di default, tutte le unità GPS usano il WGS84(World Geografic Standard 1984) per il formato dei dati. E’ l’unico usato come standard mondiale ed è l’unico formato possibile per i GPS Garmin quando ci si interfaccia con un computer per l’elaborazione dati. ^ Torna su ^

Come riportare la posizione sulla carta

Sul display dello strumento dopo la ricerca del fix compaiono due gruppi di cifre, ad esempio:

• N 41°56'49.6''
• E 012°34'23.3''

La prima riga identifica la coordinata verticale o latitudine, mentre la seconda descrive la coordinata orizzontale o longitudine. Se invece stai utilizzando il reticolato UTM (fig. 9) compare una serie di numeri, ad esempio:

• 33T 0298830
• 4646912

La prima riga identifica il meridiano, la seconda il parallelo. Si parla di rilevamenti rispetto a Est di Greenwich e a Nord dell’Equatore, poiché ci si trova nell’emisfero nord, diversamente parleremmo di rilevamenti a Sud/Ovest per l’America Latina, a Sud/Est per l ‘Africa.
Per riportare la posizione in gradi e minuti cerca il parallelo 41 poi il meridiano 12, al parallelo 41 aggiungi 56 primi verso nord, cioè quasi un grado, al meridiano 12 conta 34 primi ad est, poco più di mezzo grado. Per avere la posizione precisa usa un coordinatometro, è anche facile da costruire.
Se la mappa riporta un reticolato UTM, l’operazione è più semplice, in quanto i dati esprimono la distanza in metri che ti separano dall’equatore e da Greenwich, aumentata per convenzione di 500.000 metri per non incorrere in cifre negative qualora ti trovassi ad Ovest del primo meridiano e a sud del parallelo principale.
Cerca dunque il meridiano 29 e il parallelo 464, traccia una linea di 8,83 cm parallela al meridiano e una di 6.912 cm al parallelo: l’intersezione è il punto in cui ti trovi, nota bene che questi valori valgono per una carta in scala 1:100.000, altrimenti dovrai adeguarli!
Avrei ancora tante cose da dire, ma solo l’esperienza potrà aiutarti….è una criminale leggerezza partire a capo di un gruppo che confida in te e nel GPS, per percorrere luoghi dove la perdita dell’orientamento è una costante, senza che tu abbia una padronanza degli strumenti e delle tecniche ad essi correlate. ^ Torna su ^

Bibliografia

Werner Krumm, GPS Global Positioning System, Mursia 1994, ISBN88-425-1659-7.
E. Cecioni, Uso della carta topografica, Istituto Geografico Militare, 1987.
C.F. Capello, La lettura delle carte topografiche e l’interpretazione del
paesaggio, Giappichelli editore, 1968, ISBN88-348-1435-5.
F. Baggiani, M. Comar, F. Gherbaz, G. Nussdorfer, Manuale di rilievo ipogeo.

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