supera uno dei grandi limiti dei metodi geodetici e topografici tradizionali nei quali le coordinate sono riferite ad un ellissoide nazionale, mentre la quota (ortometrica H) è riferita al geoide.
Il risultato finale di un rilievo, effettuato col metodo GPS, è sostanzialmente rappresentato dalle coordinate tridimensionali di punti sulla superficie terrestre, in un sistema di riferimento cartesiano geocentrico, fisso rispetto alla terra, convenzionalmente indicato con l’acronimo WGS84 (World Geodetic System); tale sistema è stato definito nel 1984, dal Dipartimento della Difesa degli U.S.A., sulla base dei dati geodetici disponibili in quella data.
Le caratteristiche del sistema WGS84 sono (fig. 1.9.3):
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origine: |
nel centro di massa della terra |
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asse Z: |
parallelo alla direzione dell’asse di rotazione convenzionale terrestre all’epoca 1984 |
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asse X: |
generato dall’intersezione del piano equatoriale, ortogonale all’asse z, con il piano meridiano di Greenwich all’epoca 1984 |
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asse Y: |
completa la terna cartesiana destrorsa |
Al sistema è associato un ellissoide geocentrico i cui parametri caratteristici sono forniti nell’Appendice.
Il centro e l’asse di rotazione dell’ellissoide coincidono rispettivamente con l’origine e l’asse Z del sistema cartesiano; quindi la posizione di un punto, determinata con osservazioni GPS, può essere espressa sia mediante le coordinate cartesiane (X,Y,Z) che con le coordinate ellissoidiche (f,l,h), rispettivamente latitudine, longitudine e quota ellissoidica.
Il vantaggio di utilizzare questi sistemi di coordinate è la possibilità di esprimere gli elementi geodetici e le coordinate cartografiche di qualunque zona della Terra in un unico riferimento. Quindi il GPS supera uno dei grandi limiti dei metodi geodetici e topografici tradizionali nei quali le coordinate sono riferite ad un ellissoide nazionale, mentre la quota (ortometrica H) è riferita al geoide.
Per la componente altimetrica, si pone un problema analogo: il GPS fornisce le quote ellissoidiche (rispetto all'ellissoide WGS84); invece, nel sistema geodetico si adottano le quote ortometriche, ossia l’altezza del punto rispetto al livello medio del mare, (definito per l’Italia dal mareografo di Genova).
Per maggior chiarezza forniamo ulteriori dettagli sulle definizioni di quota ortometrica e quota ellissoidica (fig. 1.9.4).
Ricordiamo che la quota ortometrica di un punto P è la lunghezza dell’arco di linea di forza della gravità compreso tra il punto P e il geoide.
Con riferimento alla fig. 1.9.4 la linea di forza del campo della gravità passante per il punto P della superficie terrestre interseca il geoide in un punto G; la lunghezza dell'arco di linea di forza sotteso tra i punti P e G è la quota ortometrica di P. La quota ortometrica di un punto viene indicata con la lettera H.
Se dallo stesso punto P si conduce la perpendicolare alla superficie ellissoidica si ottiene il punto E: la lunghezza del segmento PE è definita quota ellissoidica del punto P e viene indicata con la lettera h.
Figura 1.9.4 - Quota ortometrica e quota ellissoidica.
Lo scostamento della superficie geoidica rispetto alla superficie ellissoidica rappresenta l'ondulazione del geoide (N) che viene calcolata con diversi metodi, su scala globale, e raffinata, a livello locale, per tener conto di anomalie e dell’orografia.
Quindi in un punto P l’ondulazione del geoide è la differenza tra la sua quota geodetica h e la corrispondente quota ortometrica H, ovverosia:
N = h – H
L’ondulazione del geoide, naturalmente va rapportata all’ellissoide considerato; per avere un ordine di grandezza dello scostamento geoide-ellissoide WGS84 si fa presente che, in Italia, il valore è uguale a qualche decina di metri (circa 50 m).