Prof. Ing. GUIDO SALVIONI a) PREMESSA
La definizione di un punto sulla superficie fisica della Terra comporta che oltre la parte planimetrica sia nota anche la parte altimetrica.
Quando la parte altimetrica deve essere conosciuta con grande precisione, il complesso dei procedimenti di geodesia operativa, atti a determinare l'altezza della superficie fisica della Terra, su una superficie di riferimento, viene indi cato con le parole « Livellazione di alta precisione o di precisione ».
La grande precisione dell’altimetria è indispensabile per lo studio ed i progetti relativi alle grandi vie di comunicazione sia terrestri che fluviali, per quelle di utilizzazione e distribuzione delle acque, per le ricerche minerarie, per il controllo delle altitudini trigometriche, per lo studio dei lenti movimenti del suolo ed infine, ma non ultimo, per lo studio della superficie di livello scelta come definizione della figura della Terra.
L'importanza della livellazione, così connessa ai problemi pratici dello sviluppo di un paese ed a quelli di indagine puramente scientifica, fin dal suo nascere destò notevole interesse nei geodeti.
Infatti nella prima Conferenza Geodetica Internazionale, tenuta a Berlino nel 1864, fu stabilito che dovessero fare oggetto della conferenza stessa le livellazioni geometriche rigorose le quali, coordinate con accurate determina zioni mareografiche, servissero poi a stabilire uri orizzonte fondamentale comune per tutta l’altimetria europea.
L’Italia, allora assorbita dai lavori di triangolazione, che occorreva effet tuare, tanto per gli scopi di alta geodesia quanto per i bisogni cartografici, non poté, nei primi anni, corrispondere al voto dell’Associazione per quanto riguardava le livellazioni di precisione e fu soltanto nel 1876 che queste pote rono essere iniziate sul suolo italiano.
Dalla Commissione Italiana, l’incarico fu affidato al Prof. Oberholtzer, che nel 1876 provvide allo studio degli strumenti ed all’istruzione del perso nale e nel 1877-78 alla misura delle linee Chiasso-Como-Domodossola (km 125) e Chiavenna-Como (km 098).
I lavori così iniziati, con scarsità di personale e di mezzi, non seguivano le necessità del paese ed in particolare le esigenze dell’Istituto Geografico Mili
tare, che di essi aveva bisogno per il controllo delle livellazioni trigonom® triche.
Nella riunione della Commissione Geodetica Italiana del 1878, il Direr tore dell'Istituto Geografico Militare, Generale Mayo, premesso quanto soprày propose ed ottenne che 1 lavori di livellazione fossero affidati all'Istituto stessa
A partire quindi dal 1878, le livellazioni geometriche sul territorio italian vennero iniziate dal Servizio Geodetico dell'Istituto Geografico Militare, seconde un programma in antecedenza stabilito. Il programma comprendeva le live lazioni di linee stradali in modo da formare poligoni chiusi, allacciamenti alle livellazioni degli Stati limitrofi e collegamenti a tutte le stazioni mareografiche disposte lungo il litorale della penisola.
Le operazioni di campagna vennero proseguite incessantemente fino al 1900, anno in cul fu ultimata la rete fondamentale della parte continentale e | peninsulare dello Stato. Tale rete si sviluppò per un percorso di 7200 km ed î caposaldi determinati furono circa 10500.
Le linee furono livellate sempre a doppio e la tolleranza del disaccordo tra le due misure (eseguite in senso inverso) venne mantenuta costantemente nei limiti stabiliti dall’Associazione Geodetica Internazionale al Congresso di Berlino del 1864 e cioè: - 3g }S per linea in terreno pianeggiante + gm yS per linea in terreno montuoso in cul s rappresenta, espressa in km, la lunghezza della linea livellata.
In generale la livellazione si svolse lungo le vie rotabili ordinarie e solo in pochissimi casi sì dovette per necessità seguire le linee ferroviarie. Gli stru menti adoperati furono di tre tipi: Pistor, Starcke, e Berthèlemy.
Come mire si adoperarono stadie in legno graduate in centimetri, che ve nivano accuratamente campionate ogni anno prima e dopo le operazioni di campagna e periodicamente controllate durante i lavori stessi; per il lorc appoggio nel punti intermedi si usarono piastre di ghisa.
La segnalazione venne fatta, per quanto riguarda i caposaldi orizzontali. uno circa ogni km, con bulloni di ottone o di zinco cementati in opere murarie preesistenti (soglie di edifici di una certa importanza, basamenti di monu menti, spalle di ponti ecc.); ma la maggior parte delle volte i bulloni vennero sostituiti con circoli incisi sui manufatti stessi; la segnalizzazione dei caposaldi verticali uno circa 5 o 6 km, venne fatta con piastrine di ghisa che venivano murate all’altezza di 2 o 3 metri dal suolo su edifici di una certa importanza.
Tutto questo ingente lavoro, per essere messo a disposizione del pubblico. nelle sue risultanze definitive, fu accuratamente riveduto e sottoposto ad un calcolo generale di compensazione. La pubblicazione a spese della Commissione Geodetica fu iniziata nel 1906 e ebbe termine nel 1912: essa comprende un fa scicolo introduttivo e gli elementi monografici ed altimetrici di 71 linee formanti 19 poligoni.
Non è da credere che con il compimento della rete fondamentale abbia avuto termine l’attività dell'Istituto per quanto riguarda la livellazione. Dal 1900 al 1940 l’Istituto eseguì livellazioni di precisione di carattere parti colare e contingente allo scopo soprattutto di offrire nuovi punti di collega mento con le reti degli Stati limitrofi, e meglio assicurare quelli già effettuati e anche concorrere allo studio di eventuali variazioni altimetriche prodotte da fenomeni sismici, a cui l’Italia fu particolarmente soggetta negli ultimi decenni; inoltre l’I.G.M. ha eseguito numerose livellazioni per conto di terzi ed in particolare per il Ministero dei Lavori Pubblici e per il Magistrato alle Acque.
I grandi lavori di livellazione eseguiti dopo il 1864 nei vari Stati aderenti alla A.G.I., l’esperienza acquisita in essi, lo studio dei risultati ed i grandi per iezionamenti strumentali, portarono l'Associazione Geodetica Internazionale, una prima volta nella conferenza di Amburgo del 1912 e successivamente in quella di Edimburgo del 1936, a stabilire per le livellazioni di precisione nuovi criteri di valutazione e nuove norme di lavoro. i
La nostra rete pertanto, eseguita con i criteri del 1864 e con gli strumenti di quell'epoca, secondo i nuovi principi risultò inadeguata alle necessità mo derne ed insufficiente scientificamente.
A queste mancanze di ordine scientifico una più grande e di carattere determinante se ne aggiunse: da numerose ricognizioni, eseguite in ogni parte d'Italia dal 1936 al 1940, emerse che solo appena il 10 % dei caposaldi stabiliz zati nella rete fondamentale era ancora rintracciabile sul terreno, fatto che mortò a giudicare praticamente perduta l’antica rete.
L'importanza assunta dalla livellazione di precisione sia dal punto di vista scientifico e pratico in un paese come l’Italia in continuo sviluppo e tra sicrmazione, portò l’Istituto Geografico Militare a rappresentare nel 194x il problema alla Commissione Geodetica riunita a Firenze. |
In questa riunione fu riconosciuta l’assoluta necessità di una nuova misura della rete fondamentale dello Stato e l’incarico di tale grande lavoro fu affidato all'Istituto Geografico Militare di Firenze. ‘ Gli eventi bellici permisero solo che i lavori di stabilizzazione e di misura a :viluppassero per alcune centinaia di chilometri e ciò durante il 1942 ed i primi mesi del 1943; sul finire di detto anno i lavori furono completamente sospesi. b) PROGETTO DELLA NUOVA RETE 1 Generalità.
Nel 1949, passata la guerra, e ritornato ormai l’Istituto Geografico ai suoi »:rmali lavori, il problema della livellazione della rete fondamentale fu di muovo da esso affrontato con un programma organico adeguato sia come mezzi, sia come attrezzatura strumentale.
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Trattandosi di un lavoro di così grande mole e di importanza nazionale, in quello che segue si espone il progetto e si indicano sommariamente i criteri della sua esecuzione.
Fu stabilito di attenersi alle decisioni dell’Associazione Geodetica Inter nazionale prese ad Edimburgo nel 1936 e di tener conto del contributo di studi ed esperienze reso noto nelle successive riunioni di Washington del 1939 e di Oslo del 1948.
La nuova rete pertanto dovrà rispondere alle caratteristiche delle livel ‘azioni di alta precisione, per le quali l’errore probabile totale per km calcolato con le formule proposte dall’Associazione Geodetica Internazionale risulta: tqt«azmm
Tutto il territorio dello Stato è stato ricoperto con una rete formante 36 poligoni (fig. 1); sono state progettate anche alcune linee aperte per collega menti a mareografi, alle livellazioni degli Stati limitrofi ed a punti caratteristici.
In totale il progetto prevede la misura di circa 12500 km; nel suo svolgi mento si è tenuto conto dei voti espressi dalla Commissione Geodetica Italiana nel seguire in quanto possibile l'ossatura della vecchia rete e adeguandola zuando ci si è trovati di fronte a nuove arterie stradali.
Ogni caposaldo della vecchia rete che verrà ritrovato, sarà rimisurato ed il confronto fra i nuovi e vecchi valori darà luogo ad interessanti studi ed a notevoli risultati mettendo in evidenza eventuali movimenti del suolo. 21 Caposaldi e loro stabilizzazione.
L’amara esperienza fatta con la perdita della vecchia rete per la distribu zione dei caposaldi che la individuavano sul terreno, portò ad abbandonare 1 . vecchi criteri di stabilizzazione e fissarne dei nuovi.
Fu pertanto previsto l’impiego «di due tipi di caposaldi: a) caposaldi orizzontali stabilizzati in sede propria e costituiti da con ‘rassegni a tronco di cono in porcellana compressa, fabbricati in due altezze, vortanti sulla superficie superiore un ringrosso semisferico vetrato. Nella varte inferiore il tronco di cono è svetrato ed ha alcune scanalature (circolari = lungo le generatrici) al fine di facilitare la sua adesione al manufatto; b) caposaldi verticali stabilizzati in manufatti esistenti e costituiti da ‘ma mensolina in ghisa portante una superficie sferica.
Secondo le loro caratteristiche geodetiche, i caposaldi orizzontali sono stati divisi in 4 categorie:
I categoria: caposaldi nodali, nei vertici di più linee;
II categoria: caposaldi fondamentali: uno ogni 25 km di linea; III categoria: caposaldi principali: 2 ogni 5 km di linea; IV categoria: caposaldi di linea: uno ogni km.
‘I capolsaldi di I categoria limitano l’inizio e la fine di una linea di alta precisione; in questa categoria rientrano anche gli estremi delle linee di alta precisione che collegano i mareografi con la rete e le linee di collegamento con le reti degli stati finitimi.
Questi caposaldi sono doppi e ciascuno è costituito da un pilastro in calce struzzo interrato portante due contrassegni di cui il più alto difeso da un ap posito chiusino in ghisa. I due pilastri vengono opportunatamente distanziati l'uno dall’altro di 20-30 metri circa.
Il chiusino in ghisa, fornito di chiusura a chiave, porta sulla superficie . un ringrosso sferico di cui viene determinata l'altitudine con la precisione suf ficiente per i normali lavori di ingegneria (-+ 1 mm).
I caposaldi della II categoria sono quelli che limitano in una linea le sezioni e vengono posti ogni 25 km. Sono costituiti da due pilastri come quelli della prima categoria posti ad opportuna distanza, 20-30 metri, ed anche in questi il contrassegno più alto è protetto dal medesimo chiusino in ghisa.
I caposaldi della III categoria limitano le tratte minime e sono co stituiti da un pilastro portante un contrassegno in porcellana difeso da un chiusino in ghisa. Essi sono sempre in numero di due, posti l’uno dopo . l’altro, alla distanza di circa 1 km. Ogni coppia dista dalla coppia successiva circa 5 km.
I caposaldi della IV categoria, nelle tratte, frazionano il lavoro giornaliero. Sono costituiti semplicemente da un pilastro interrato portante il contrassegno in porcellana.
Recentemente il caposaldo di IV categoria, ovunque possibile, viene su stituito da un bullone torico da cementarsi in édifici, rocce, manufatti ecc.
I caposaldi verticali non hanno categoria in quanto vengono impiegati come controllo degli orizzontali o come raffittimento della linea. Di norma ven gono posti ad un'altezza di 2-2,50 m dal suolo, in edifici situati in prossimità dei caposaldi della I, II e III categoria ed in quegli altri edifici di importanza caratteristica che si possono incontrare lungo la linea stessa.
Questi caposaldi, rispetto agli antichi, presentano il vantaggio di elimi nare il passaggio delle misure attraverso una coppia meccanica (vite - chiocciola) per il fatto che il nastro metrico veniva fissato con una vite al forellino posto al centro dell’antico caposaldo.
Con il nuovo tipo, a mensola, l'altitudine è riferita alla sommità del rin grosso sferico e la sua misura viene fatta con una apposita stadietta a sospen sione. |
Per la scelta della località è prescritto che la condizione della stabilità emergesse sopra ogni altra considerazione, in quanto l’inamovibilità dei ca posaldi è il requisito fondamentale di una livellazione.
In particolare è prescritto che i caposaldi di I, Il e III categoria,
siano collocati al di fuori della sede della strada, lungo la quale si svolge ‘a linea. È prescritto anche che la stabilizzazione di tutti i caposaldi preceda di ‘n anno 0 come minimo 6 mesi, ivi compresa la stagione invernale, le operazioni di misura, al fine di eliminare gli eventuali spostamenti dovuti all’assestamento del terreno. 3 Strumenti.
Si stabili di impiegare livelli che avessero cannocchiali con un ingrandi mento superiore a 25 volte e con anello oculare di almeno 1,5 mm di diametro. In essi la livella principale deve avere un raggio di curvatura compreso ta 40 e 100 metri e la lunghezza minima della bolla, alle più alte tem berature d'impiego, non deve scendere al di sotto di 25 mm.
Li In particolare si stabili di usare livelli Zeiss A ed eccezionalmente livelli eiss III, di cui l’I.G.M. possiede molti esemplari. 7 Tutti i livelli sono dotati di micrometri a lamina piana parallela e pertanto @ previsto l’uso di sole stadie con divisioni di mezzo centimetro.
In particolare vengono usate stadie Zeiss con graduazione su nastro Bevar e tallone piano. Ogni stadia è provvista di una adatta livella sferica R = 0,20 -0,5 m) capace di assicurarne una posizione dell’asse sufficientemente | [prossima alla verticale, al momento delle letture. Inoltre per renderne più ar-vole l’impiego, ogni stadia, in sostituzione dell’attrezzatura originale con astente in due maniglie, è stata dotata di due puntali in tubo di ferro collegati Lada stadia stessa con due giunti a snodo. Per la misura dei caposaldi verticali 2 Sata prevista, come si è detto, una apposita stadietta realizzata dell’Officina pricario dell’I.G.M. ì Come appoggi della stadia vengono normalmente usate piastre in metallo @ei peso di 6 kg. Esse portano nella parte superiore un perno in acciaio a testa elia e nella parte inferiore tre piedini poggianti sul terreno attraverso una ala superficie zigrinata; al centro della superficie zigrinata è una punta di ati 6 mm.
S In casi particolari, come l’attraversamento degli abitati o consimili, ven gi: adoperati speciali chiodi, portanti una testa sferica. Lateralmente alla n: essi hanno due ali o anelli ove viene battuto il martello per l’infissione, mer: sui quali si fa anche forza per il ritiro. { Per le eventuali correzioni da apportare alle letture è prescritto che ogni aez:“ito metrico (stadie, stadiette, talloni, ecc.) venga comparato accurata mei. prima e dopo le misure di campagna. i Ji procedimento di comparazione e le verifiche di controllo sono regolati ii mo apzosite norme dell’I.G.M.