Nel presente lavoro viene elaborata una metodologia mista (manuale ed automatica) per la realizzazione
dell’accostamento, in formato digitale, di carte redatte in diversi sistemi di coordinate (Crs:
Coordinate Reference System).
Nella fattispecie, viene trasformata una carta jugoslava (Crs: D48) nel Sistema Geodetico Italiano
(Crs: Gauss-Boaga, Fuso Est). L’area di studio è quella relativa alla regione transfrontaliera di Gorizia
e Nova Gorica, già oggetto del programma di cooperazione transfrontaliera Interreg IIIA Italia-
Slovenia 2000-06 Gorizia Nova Model Plan.
Il sistema sviluppato, pur nelle limitazioni collegate alla necessità di aggiornare alcuni parametri
quando lo si applica ad altre aree, limita gli errori di trasformazione riscontrati utilizzando le procedure
automatiche implementate in alcuni applicativi Gis diffusi in commercio.In order to connect, in a digital format, two maps with different coordinate reference systems we
developed a mixed methodology (manual and automated).
As an instance, we transformed a yugoslavian map (Crs: D48) into a Italian reference system (Crs:
Gauss-Boaga, East zone). The study area is the Gorizia and Nova Gorica borderscape, already
analysed by the “Gorizia Nova Model Plan” Interreg Project.
The proposed method gives a better result (in terms of the measured positional errors) with respect
to the main Gis application automated transformation procedures available in the market.
Nevertheless the same has some limitations connected to the application of the model to other
areas without updating some parameters

Favretto, Andrea

Mastronunzio, Marco

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307Bollettino A.I.C.  nr.  126-127-128/2006INTEGRAZIONE DELLE CARTOGRAFIE NAZIONALI PERLE AREE TRANSFRONTALIERE. UN CASO APPLICATIVO:L’AREA URBANA DI GORIZIA-NOVA GORICA.CONNECTING MAPS WITH DIFFERENT COORDINATEREFERENCE SYSTEM IN A DIGITAL FORMAT. AN APPLICATION IN THE URBAN AREA OF GORIZIA(ITALY) AND NOVA GORICA (SLOVENIA)Andrea Favretto (*), Marco Mastronunzio (*)(*) Dipartimento di Scienze Geografiche e Storiche, Università di Trieste.RiassuntoNel presente lavoro viene elaborata una metodologia mista (manuale ed automatica) per la realiz-zazione dell’accostamento, in formato digitale, di carte redatte in diversi sistemi di coordinate (Crs:Coordinate Reference System). Nella fattispecie, viene trasformata una carta jugoslava (Crs: D48) nel Sistema Geodetico Italiano(Crs: Gauss-Boaga, Fuso Est). L’area di studio è quella relativa alla regione transfrontaliera di Gori-zia e Nova Gorica, già oggetto del programma di cooperazione transfrontaliera Interreg  IIIA Italia-Slovenia 2000-06 Gorizia Nova Model Plan.Il sistema sviluppato, pur nelle limitazioni collegate alla necessità di aggiornare alcuni parametriquando lo si applica ad altre aree, limita gli errori di trasformazione riscontrati utilizzando le pro-cedure automatiche implementate in alcuni applicativi Gis diffusi in commercio.AbstractIn order to connect, in a digital format, two maps with different coordinate reference systems wedeveloped a mixed methodology (manual and automated). As an instance, we transformed a yugoslavian  map (Crs: D48) into a Italian reference system (Crs:Gauss-Boaga, East zone). The study area is the Gorizia and Nova Gorica borderscape, alreadyanalysed by the “Gorizia Nova Model Plan” Interreg Project.The proposed method gives a better result (in terms of the measured positional errors) with respectto the main Gis application automated transformation procedures available in the market.Nevertheless the same has some limitations connected to the application of the model to otherareas without updating some parameters.308Nr. 126-127-128 / 2006Il principale problema che si riscon-tra nella produzione di cartografia unita-ria delle aree trasfrontaliere è dovutoall’eterogeneità delle fonti e alla loroscarsa comparabilità. Un problema didifficile soluzione è quello relativo aidiversi sistemi di coordinate e di proie-zione delle cartografie nazionali deglistati contermini (Sestini, 1981).L’annoso problema dell’eterogeneitàdelle fonti cartografiche nazionali vienea dipendere sostanzialmente dal fattoche ogni Stato europeo ha un suo siste-ma di riferimento nazionale (CRS: Coor-dinate Reference System), corrisponden-te ad un proprio datum geodetico. E’ noto che ogni datum viene “realiz-zato” da una rete geodetica, calcolatasulla base delle caratteristiche del datumstesso (Robinson et al., 1995). La retegeodetica è costruita in base a misura-zioni, che possono essere soggette aderrori, i quali inevitabilmente determi-nano delle deformazioni nelle maglie.Specialmente le reti geodetiche di vec-chia data presentano errori di calcolo emisurazione, che rendono quindi moltodifficile l’accostamento delle stesse dopouna loro trasformazione sulla base dielaborazioni numeriche. Le trasformazioni di datum geodeti-co sono essenzialmente delle rototrasla-zioni cono senza fattore di scala (Trasfor-mazione di Helmert o Variante di Molo-denskij – cfr.: Manzoni e Cefalo, 2003;Stoppini e Radicioni, 2005). Per carte apiccola scala o per approssimazioni mag-giori si possono usare delle trasformazio-ni piane (ad es.: trasformazioni piane a4, 6, 12 parametri – cfr.: Iliffe, 2000). La necessità di trasformare in modoautomatico e rapido le diverse fonti car-tografiche suggerisce l’utilizzo deglialgoritmi di trasformazione implementa-ti nei più diffusi applicativi GIS (Baioc-chi et al., 2002). Tuttavia la presenza diresidui errori di accostamento delle car-tografie nazionali  determina a voltel’impossibilità di effettuare analisi spa-ziali a scala elevata in maniera sufficien-temente accurata. Ad esempio l’applica-tivo ERDAS Imagine adotta, per la tra-sformazione automatica di coordinate,un procedimento che calcola i parametridelle equazioni polinomiali che rettifica-no le carte (o immagini), sulla base dipunti di controllo (GCP: Ground ControlPoint). Tale calcolo viene eseguito siache si georiferisca un’immagine sullabase di GCP riconosciuti da un’altracarta di riferimento, sia che si usi lo stru-mento di riproiezione, che in apparenzanon richiede il riconoscimento di GCPma trasforma direttamente una carta inun altro sistema di coordinate. In realtà,anche nel caso della riproiezione, il pro-gramma applica alla carta di partenzauna griglia di riferimento che corrispon-de al sistema di coordinate specificatodall’utente. Sulla base delle intersezionidella griglia è generata automaticamenteuna serie di GCP sulla carta di partenza,i quali vengono poi trasformati nellecoordinate d’arrivo sulla base delle for-mule di conversione fra datum, disponi-bili nella libreria dell’applicativo. Suc-cessivamente il programma calcola iparametri delle equazioni polinomiali ditrasformazione e rettifica la carta nelnuovo sistema di coordinate (ERDAS,1. Introduzione309ANDREA FAVRETTO - MARCO MASTRONUNZIO2005). Nel caso specifico di un cambiodi coordinate fra due datum locali ènecessario ripetere il processo due volte:una per passare dal datum locale a quel-lo geocentrico (WGS84) e l’altra per ilpassaggio dal datum geocentrico aldatum locale di arrivo. In genere l’interoprocesso può generare dei cospicui erro-ri di posizione.Come si è detto, per le trasformazio-ni piane di aree non estese, accettandouna minor precisione di calcolo, è possi-bile applicare degli algoritmi più sempli-ci. Questi sono anch’essi implementatisugli applicativi GIS (ad es.: ESRI Arc-GIS) e prendono generalmente il nomedi warp. Si basano sul riconoscimento dipunti doppi, ovverosia posizioni territo-riali comuni, per le quali si conoscono lecoordinate nei due sistemi di riferimen-to (sono corrispondenti alle due retigeodetiche realizzate dai datum diversi).I punti doppi divengono per l’applicati-vo i GCP, che servono per stimare i para-metri necessari alla trasformazione.Oltre al riconoscimento dei punti doppie la citata limitazione areale dell’area datrasformare, il metodo è applicabile allaseguente ulteriore condizione: i duesistemi di coordinate devono esserecompatibili, nel senso che le forme deglioggetti nelle due proiezioni devono esse-re sufficientemente simili. Iliffe a talriguardo (op. cit.) consiglia di controlla-re il rapporto: r = ka/kb (ove ka è il fatto-re di scala1 della proiezione di partenza;kb è il fattore di scala della proiezioned’arrivo). Se il rapporto considerato èabbastanza costante nell’area considera-ta, si considera che le due proiezioniabbiano la stessa geometria nella zonada georiferire.Il presente contributo propone unametodologia mista (in parte automaticaed in parte manuale) per la trasforma-zione piana di un’area transfrontaliera,su due carte redatte in base a datumlocali diversi. L’obiettivo è la realizzazio-ne dell’accostamento, in formato digita-le, della cartografia ufficiale italiana e giàjugoslava, in relazione all’area di Gorizia(IT) e Nova Gorica (SLO).La cartografia digitale ottenuta èstata nella fattispecie utilizzata nell’am-bito di un programma Interreg 2 per larealizzazione di analisi spaziali.L’area di studio è, come detto, quellarelativa al Comune di Gorizia (IT) e alle1 Il fattore di scala si definisce come il rapporto di una distanza fra due punti sulla carta proiettata e lastessa distanza sullo sferoide (k = a_b sulla carta proiettata/a_b sullo sferoide; ove a_b = distanza fra i puntia e b – Iliffe, op. cit.)2 Programma di iniziativa comunitaria Interreg IIIA Italia – Slovenia 2000-06, Gorizia Nova Model Plan- Modelli  per lo sviluppo sostenibile nell’area di confine. Il progetto, inerente l’area urbana di Gorizia-NovaGorica, si propone di preparare misure atte a concatenare la governance territoriale ad una dinamica a lungotermine.L’obiettivo è quello di realizzare una griglia di riferimento necessaria ad una pianificazione sostenibile dellastruttura socio-economica-territoriale di tipo dinamico e di dirigere la successiva pianificazione di dettaglioa livello settoriale e globale.2. Area di studio310Nr. 126-127-128 / 2006Municipalità (Obãine) di Nova Gorica eSempeter-Vrtojba (SLO), analizzato nel-l’ambito del progetto sopra citato. La cartografia per quest’area è dispo-nibile nel CRS già jugoslavo (D48)3, men-tre per il Comune di Gorizia nel Sistemadi coordinate piane nazionale (Gauss-Boaga, Fuso Est4). Tale area urbana ècaratterizzata dall’imposizione, all’indo-mani del secondo conflitto mondiale, delconfine politico italo-jugoslavo. Ciò hadeterminato, come noto, la perdita – perGorizia – di parte del suo territorio comu-nale e il successivo sviluppo, a ridosso delconfine, dell’area urbana di Nova Gorica.1. Državna Topografska Karta SFRJ[Carta Topografica della RepubblicaSocialista Federativa di Jugoslavia] -scala 1:50.000, foglio n° 316-1 – TRST,Vojnogeografski Institut, Beograd,1971;2. Carta d’Italia - scala 1: 50.000, foglion° 088 - GORIZIA, IGM, Firenze, Edi-zione 2, 1982.3. Carta Regionale Numerica (CRN) -scala 1: 25.000 della Regione Autono-ma Friuli-Venezia Giulia, tavola 110SE, Udine, 1988.4.1. Pre-elaborazione dei dati: cartografia jugoslavaLa carta jugoslava utilizzata era dis-ponibile nel tradizionale formato carta-ceo e nel sistema di riferimento D48. Sono stati riconosciuti, direttamentesulla carta tramite l’utilizzo del coordi-natometro, una serie di punti che rica-dono nell’area oggetto di studio. Succes-sivamente tale carta è stata digitalizzata3 Le specifiche tecniche proprie di questo Crs sono:datum: MGI Hermannskogel - Hundesheimer Berg; ellissoide: Bessel (1841);proiezione: Gauss-Krüger (conforme cilindrica inversa)Latitudine di origine: 0° 0’ 00’’Meridiano centrale: 15° 0’ 00’’ da GreenwichFalsa origine: 500.000 mFalse northing: -5.000.000 mFattore di contrazione: 0.9999Si rimanda alla bibliografia (K.u. leuven research & development – Spatial application division, 2003)per ciò che concerne le specifiche tecniche del sistema di riferimento.4  L’area di studio è ricompresa nel territorio del Fuso Est, le cui specifiche sono: datum: Roma (Monte Mario) 1940; ellissoide: Internazionale di Hayford 1924 orientato a Roma-Monte Mario;proiezione: Gauss-Boaga (conforme cilindrica inversa)Latitudine di origine: 0° 0’ 00’’Meridiano centrale: 15° 0’ 00’’ da GreenwichFalsa origine: 2.520.000 mFalse northing: 0 mFattore di contrazione: 0.9996Si rimanda alla bibliografia (Migliaccio, 2001), per ciò che concerne le specifiche tecniche dei due fusi (Ested Ovest).3. Fonte dei dati4. Metodologia311ANDREA FAVRETTO - MARCO MASTRONUNZIOtramite scansione, ottenendola così informato raster. Si è proceduto quindi alla gereferen-ziazione della carta raster nel CRS origi-nario (D48). La georeferenziazione,nello specifico, è stata effettuata stiman-do un sistema di equazioni polinomialidel I ordine, utilizzando come punti dicontrollo (GCP: Ground control point),quelli corrispondenti alla serie di puntiriconosciuti sulla carta in formato carta-ceo. Il ricampionamento è stato eseguitotramite l’algoritmo Nearest neighbour5.Dopo la procedura numerica, la cartajugoslava risulta così essere disponibilein formato digitale raster, georiferita nelsistema di riferimento D48.4.2. Pre-elaborazione dei dati: cartografia IGMAnaloga procedura di pre-elaborazio-ne è stata effettuata per la carta IGM uti-lizzata: riconoscimento sul formato carta-ceo di una serie di punti ricadenti nell’a-rea oggetto di studio e registrazionedelle coordinate  tramite coordinatome-tro; digitalizzazione automatica (scan-ner), georeferenziazione del layer rastercosì ottenuto.Anche in questo caso la georeferen-ziazione è stata effettuata stimando unsistema di equazioni polinomiali del Iordine e utilizzando come punti di con-trollo la serie dei punti riconosciuta sullacarta in formato cartaceo. Il ricampiona-mento è stato eseguito tramite l’algorit-mo Nearest neighbour.Dopo la procedura numerica, la cartaIGM risulta così essere disponibile in for-mato digitale raster, georiferita nel sistemadi riferimento Gauss-Boaga (Fuso est).4.3. Elaborazione dei datiDopo la pre-elaborazione, le duecarte si presentano quindi in formatodigitale raster e nel loro CRS originario.L’area di interesse per il presente stu-dio è comune alle due carte; è stato quin-di possibile riconoscere in essa una serie dipunti doppi. Per tali punti è disponibileuna doppia serie di coordinate di riferi-mento: una nel sistema D48 sulla cartajugoslava e l’altra nel sistema Gauss-Boagasulla carta IGM (tabella 1 e figure 1 e 2).5 Per un approfondimento sui metodi di ricampionamento nelle procedure di georeferenziazione si veda,tra gli altri, Lillesand & Kiefer (1999).TABELLA 1 - Valori metrici dei punti doppi utilizzati nei due differenti CRS.312Nr. 126-127-128 / 2006FIGURA 1 - Carta IGM. Punti doppi – GCP nelsistema Gauss Boaga.FIGURA 2 - Carta jugoslava. Punti doppi – GCPnel sistema D48.FIGURA 3 - Pre-elaborazione dei dati – Georeferenziazione tramite punti doppi.313ANDREA FAVRETTO - MARCO MASTRONUNZIOLa carta jugoslava (in D48) è stataquindi rettificata con i valori metrici inGauss-Boaga designati dalla carta IGM,risultando così georiferita – solo ora –nel sistema Gauss-Boaga. La georeferen-ziazione, nello specifico, è stata effettua-ta stimando un sistema di equazionipolinomiali del I ordine, utilizzandocome GCP la tabella costituita dalla seriedi punti doppi. Il ricampionamento èstato eseguito tramite l’algoritmo Neare-st neighbour.Per una miglior comprensione dellemetodologie adottate nelle varie fasisopra descritte, si vedano i diagrammirelativi (figure 3 e 4).Per operare un primo controllo deirisultati ottenuti, si è poi sovrapposto illayer vettoriale della CRN (vedi sopra:fonte dei dati) su quello raster jugoslavo,georiferito in Gauss-Boaga dal sistemadi equazioni stimato (figura 5). Come sipuò vedere dalla figura, si riscontra unabuona sovrapponibilità dei due strati.Purtroppo, non essendo disponibile unlayer vettoriale anche per l’area slovena(la CRN ricopre il solo territorio italia-no), la sovrapposizione è attuabile per lasola area del Comune di Gorizia.Attraverso una serie di misurazioniper alcuni elementi cartografici del layerraster e di quello vettoriale sovrappostoFIGURA 4 - Elaborazione dei dati – Georeferenziazione tramite punti doppi.314Nr. 126-127-128 / 2006(applicativo utilizzato: ESRI ArcGIS 8.2,mediante gli strumenti resi disponibilidall’applicativo stesso), si è constatatoche l’errore, all’interno del triangolo for-mato dai punti doppi di controllo utiliz-zati, è limitato ad una media di 1,94 m.in longitudine (Est - X) e di 2,94 m. inlatitudine (Nord - Y). Tale errore medioè stato individuato dopo una serie di 10misurazioni campionate all’interno deltriangolo costituito dai punti doppi.Come si è visto, nell’analisi presentatasi è cercato di realizzare l’accostamento,in formato digitale, di due carte relativead un’area confinaria. Dette carte sonodisponibili in due diversi sistemi di coor-dinate: D48 (per la carta jugoslava) eGauss-Boaga, Fuso Est (per la carta IGM). Prima di applicare il metodo propo-sto, al fine di operare un confronto deirisultati, si è utilizzato l’algoritmo warp,disponibile in ESRI ArcGIS. L’elabora-zione ed i risultati dell’applicazione del-l’algoritmo vengono omessi in questasede per motivi di spazio; si desideraperò riportare l’entità degli errori regi-strati. Come ricordato, la trasformazione di-retta da D48 a Gauss-Boaga non è imple-mentata nell’applicativo utilizzato; èFIGURA 5 - Overlay della Crn (in grigio chiaro) sulla carta jugoslava georiferita nel sistema Gauss Boaga.5. Considerazioni finali315ANDREA FAVRETTO - MARCO MASTRONUNZIOquindi necessario trasformare dapprimale carte nel sistema geocentrico globaleWGS84 e poi nuovamente nel sistemavoluto (Gauss-Boaga, Fuso Est, nel no-stro caso). Dopo l’applicazione della pro-cedura di warping, si sono registrati deglierrori elevati (fino ad 8 m.), distribuiti inmaniera totalmente casuale nello spazio6. Come si è visto, nel presente lavoro siè pensato pertanto di stimare ad hoc ilsistema di equazioni polinomiali che tra-sforma i valori delle coordinate da D48a Gauss-Boaga, direttamente utilizzandouna serie di punti doppi di riferimento(nella fattispecie, 3 punti doppi, neces-sari per la stima di una funzione polino-miale di I grado), ripresi in un’areacomune alle due carte. L’applicazione del sistema di equa-zioni così stimato alla carta digitale jugo-slava ha fatto rilevare un buon risultatoall’interno del triangolo formato daipunti doppi di controllo utilizzati. Intale area, infatti, l’errore medio risultaessere limitato ad una media di 1,94 m.in Longitudine (Est - X) e di 2,94 m. inLatitudine (Nord - Y).Al di fuori del triangolo identificatodai GCP prescelti, la trasformazione ese-guita non ha prodotto risultati soddisfa-centi, in quanto l’errore riscontrabilecresce sensibilmente (fino a 25 m.) e sidistribuisce in modo completamentecasuale nello spazio. Ciò significa che il sistema di equa-zioni stimato non è applicabile ad un’a-rea esterna a quella delimitata dai puntidoppi prescelti e questo comporta lanecessità di stimare, volta per volta, unsistema di equazioni ad hoc, sulla base dipunti calcolati su carte con aree incomune, oppure, in mancanza di sup-porti cartografici adatti, con strumenta-zione GPS mediante campagna di rilie-vo di punti di controllo a terra.BAIOCCHI V., CRESPI M.T., DE LORENZOC., “Trasformazione di datum e dicoordinate per scopi cartografici:analisi delle prestazioni di alcunisoftware”, in Atti della 6° ConferenzaNazionale ASITA - Geomatica perl’ambiente, il territorio e il patrimo-nio culturale, Milano, 2002.CEFALO R., MANZONI G., GPS, principied applicazioni, Edizioni Goliardiche,Trieste, 2003.DORLING D., FAIRBAIRN N., Mapping,Harlow, Longman, 1997, pp.28-34.ERDAS, Imagine Field Guide, Atlanta2005.ESRI, Using ArcView GIS, RedlandsUSA, 2000.ILIFFE J.C., Datums and map projections,Caithness, Whittles Publishing, 2000.K.U. LEUVEN RESEARCH & DEVELOPMENT– SPATIAL APPLICATION DIVISION (acura di), Spatial data infrastructures inSlovenia: state of play Spring 2003,Leuven, 2003, pp.10-14.KENNEDY M., KOPP S., UnderstandingBibliografia6  Si rimanda a ESRI, 2000 per un’approfondimento della procedura implementata da ArcGIS. Per unconfronto fra diversi applicativi GIS in materia di trasformazioni di coordinate, si veda Baiocchi et al., op. cit. 316Nr. 126-127-128 / 2006Map Projections, Redlands, ESRI,2000, pp.23-26. LILLESAND T.M., KIEFER R.W., Remotesensing and image interpretation,John Wiley & Sons, NYC, 1999.MIGLIACCIO F., Cartografia tematica eautomatica, Milano, Clup, 2001.PERSI P., Una cartografia per il territorio,Istituto di Geografia,  Università diUrbino, 1991.ROBINSON A. H., MORRISON J. L.,MUEHRCKE P. C., KIMERLING A. 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CONNECTING MAPS WITH DIFFERENT COORDINATE REFERENCE SYSTEM IN A DIGITAL FORMAT. AN APPLICATION IN THE URBAN AREA OF GORIZIA (ITALY) AND NOVA GORICA (SLOVENIA)

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