Ing. Franco Bernini dell'Ufficio Tecnico Leopoldo Carra
Sono ormai diversi anni che, ai congressi di topografia e di fotogrammetria, uno degli argomenti che non manca di tener viva l’attenzione dei partecipanti è costituito dall'invito che viene rivolto a quanti lavorano nei campo della topo grafia e della fotogrammetria, a servirsi di quel moderno mezzo di calcolo che sì può dire sia il denominatore comune in ogni campo del progresso scientifico € tecnologico: il calcolatore elettronico. A chi è rivolto questo invito? Non certo al i centri di ricerca, agli istituti universitari od agli enti cartografici statali, per i quali l’uso del computer è ormai un aiuto scontato e insostituibile per risolvere i pro blemi scientifici o di produzione; ma è un invito rivolto a quanti utilizzano l’ela borato topografico e fotogrammetrico ed a quanti lavorano per produrre questo . elaborato e che ricalcano, in un immobilismo esasperante e antieconomico, schemi vecchi di decine e decine d'anni.
Abbiamo detto esasperante, perchè tale è l'impressione che riceve chi si ac costa ai problemi topografici e fotogrammetrici con spirito innovatore. Quando vengono proposti nuovi metodi, più razionali, più veloci, più consoni al livello tecnologico che si è raggiunto in ogni altro campo, le obiezioni che vengono fatte sono inconsistenti, vaghe, unicamente dovute a pigrizia mentale, al timore di una degadazione dell'elaborato da una parte, o al timore di una diminuzione dei pro fitti dall'altra parte. Il convertirsi ai nuovi metodi implica infatti una nuova im postazione del lavoro, un ammodernamento della strumentazione e un periodo di rodaggio in cui si presentano inevitabilmente piccoli inconvenienti o contrattempi, che anche un'accurata organizzazione e un approfondito esame preliminare del problema, non possono evitare.
Ma l’immobilismo è per tutti anche, e soprattutto, antieconomico; rimanere ancorati ai vecchi schemi significa infatti da una parte non poter impostare pro grammi consoni all'evoluzione in atto e dall’altra non poter accettare determinati tipi di lavoro perchè non si è in grado di farli; oppure, il che è peggio, accettarli e farli male. Significa limitare la capacità produttiva delle organizzazioni; signi gnifica offrire o cercare sempre determinati tipi di lavoro per i quali la routine è ormai allo stato di fossilizzazione; lavori del resto, che non potendo durare in eterno hanno creato e creeranno situazioni di crisi.
L'industria topografica e fotogrammatica, spronata dall'offerta, deve rinno varsi. Rinnovarsi per essere competitiva, sul piano economico e tecnologico, in campo internazionale e per essere pronta ad assolvere degnamente il compito che, presto o tardi, si troverà a dover affrontare: quello di una nuova cartografia nazionale.
Non nuovi ad assumere una posizione di punta, abbiamo voluto raccogliere | spronati da un'interessante ed intelligente prospettiva di lavoro, l’invito che, come si ebbe a dire, ci siamo sentiti più volte rivolgere e vogliamo rendere partecipi delle nostre esperienze quanti, come noi, lavorano nel campo della topografia e della fototgrammetria, sperando con questo di dare un contributo, se pur modesto, a questo tanto auspicato spirito di rinnovamento. 2. L'ammodernamento delle attrezzature. (#) Intervento presentato al XII° Congresso di Viterbo, che non è stato letto per necessità di snellimento nel programma dei lavori. 44
E' opportuno, per maggior comprensione di quanto verrà esposto, esaminare subito quali sono state le attrezzature che si sono rese necessarie, e delle quali pertanto ci siamo dotati, per eseguire il lavoro, di cui è oggetto questa nota, se condo un metodo rigoroso e che obbedisce al tempo stesso a criteri di convenienza economica e di rapidità di esecuzione.
Uno dei nostri restitutori fotogrammetrici è stato dotato di registratore di coordinate Wild tipo EK5; esso si compone di: — tre emettitotri (fissati all’autografo), per la registrazione delle coordinate X, Y, Z; — un armadio contenente il dispositivo di allacciamento alla rete elettrica, i relais di registrazione, i relais di comando; — un pannello di comando, con tastiera per l'impostazione di numeri di identifi . cazione dei punti e per l'impostazione di programmi di registrazione; — una macchina da scrivere elettrica, mediante la quale vengono scritte le coor dinate dei punti e il numero di identificazione dei medesimi, mediante un pro gramma imposto su un pannello contenuto nell'armadio dei relais.
Poichè, come sarà illustrato più avanti, la parte di calcolo del lavoro verrà eseguita mediante un programma elaborato da un calcolatore elettronico, sarebbe stato necessario perforare a mano su apposite schede, e con fase separata di la voro, i dati registrati sulla macchina da scrivere. Questa operazione avrebbe ri chiesto troppo tempo ed inoltre sarebbe stata oltre che economicamente onerosa, anche sorgente di errori. Si sa infatti che, nella operazione di perforazione su schede fatta a mano da un operatore anche espertissimo, occorre prevedere una certa percentuale di schede errate. Onde evitare questi inconvenienti abbiamo com piuto un ulteriore completamento della nostra attrezzatura, munendoci di una macchina perforatrice di schede, la quale è stata allacciata direttamente all’ar madio dei relais. In tal modo, oltre alla registrazione delle coordinate mediante la macchina da scrivere, si ha contemporaneamente la loro perforazione su scheda. Come occorre dare un programma di registrazione dei dati sulla macchina da scri vere (il che avviene, come abbiamo detto mediante l'apposito pannello contenuto nell'armadio dei relais), è ancor più necessario poter perforare sulle schede i dati, secondo una disposizione voluta; ciò si ottiene impostando questa disposizione di di perforazione su una apposita scheda programma che viene inserita e letta dalla macchina perforatrice stessa.
Possiamo a questo punto tracciare uno schema (fig. 1), che illustri l’unità ope rativa formata dalle apparecchiature descritte; a completamento di esso occorre dire che mediante la tastiera numerica del pannello di comando, è possibile dare, come vedremo, altre informazioni oltre al numero che contraddistingue il punto restituito; ciò avviene traducendo in numeri delle informazioni che verranno op portunamente decifrate dal programma di calcolo in sede di elaborazione sul computer. 3. Caratteristiche del lavoro e problemi ad esso connessi.
All’inizio dell’anno in corso ci venne sottoposto dal Consorzio Interprovinciale per la Bonifica di Burana, il seguente problema: « Nell'ambito del progetto di un piano di classifica degli immobili consorziati . per stabilire le norme da seguire per attuare un nuovo riparto, fra le ditte pro prietarie, delle spese relative alle varie categorie (generali, opere di scolo, opere irrigue, opere stradali, acquedotto, ecc.), si sono scelti i relativi indici elementari di contribuenza.
Una particolare elaborazione ha richiesto l'attribuzione della contribuenza, alle singole particelle catastali, in ordine alle spese afferenti le opere di scolo, in quanto uno degli elementi da ricercare è stato l’indice idraulico specifico dovuto alla quota del terreno ed alla sua distanza dall'impianto idrovoro.
La individuazione di questo indice trova giustificazione nelle peculiari carat teristiche del comprensorio, dove la bonifica idraulica ha determinato incrementi 45
Armadio dei relais Restitutore fotogrammelrico Allacciarmento con emettitorìi su tre assì rete x.Y. Z, Relais di ” registrazione Macchina da scrivere / Registrazione su carta Pannello Retais di —_ comando Perforazione su scheda) FIG. 1- SCHEMA DELL'UNITÀ OPERATIVA Restitutore Armadio ' relais i Pannello O di comando 12. Operatore Macchina Coaordinatagrafeo O da scrivere 2° Operatore Perforatrice di schede FIG. 2 - DISPOSIZIONE DELLE PARTÌ COMPONENTI L'UNITA OPERATIVA RESTITUTORE - REGISTRATORE E DEGLI OPERATORI di reddito vari da particella a particella in funzione di due circostanze fondamen tali: la natura agropedologica dei terreni ed il loro grado di soggiacenza alle piene e di insufficienza di sgrondo esistente ante bonifica ».
Si trattava quindi di determinare i baricentri di circa 60.000 (sessantamila) par ticelle catastali apparienenti ad un certo numero di Comuni ricadenti nelle pro vincie di Modena, Mantova e Ferrara per una superficie complessiva di circa 15.000 ettari. I baricentri dovevano essere forniti mediante le loro coordinate pla nimetriche nella proiezione Gauss-Boaga e la loro quota ortometrica.
Esaminiamo dapprima quali erano gli elementi in nostro possesso. Della zona interessata era stato in precedenza da noi eseguito un rilievo aerofotogrammetrico alla scala 1:5.000; inoltre erano disponibili le mappe catastali alla scala 1:2.000 di tutta la zona, recentemente aggiornata dal nostro stesso Ufficio, sulla base degli elementi forniti dagli Uffici Tecnici Erariali delle Provincie interessate.
L'unico modo di procedere. basato sulla metodologia corrente sarebbe stato il seguente: a) fare un mosaico delle mappe catastali alla scala 1:2.000; b) ridurle alla scala 1:5.000 in fogli sovrapponibili a quelli riproducenti il rilievo alla scala 1:5.000; c) determinare graficamente i baricentri delle particelle e determinare la loro quota per interpolazione dalle curve di livello;
d) determinare le coordinate dei baricentri nella proiezione Gauss-Boaga facendo riferimento alla parametratura dei fogli del rilievo alla scala 1:5.000. Una siffatta procedura avrebbe reso difficoltosa l'esecuzione del lavoro, perchè l'operazione di cui ai punti c) e d), ripetuta per le 60.000 particelle avrebbe richiesto un lasso di tempo valutabile in alcuni anni e quindi incompatibile con le esi genze del committente. Sorvoliamo tuttavia su questo aspetto del problema, poi chè è naturale l'ipotesi che, con grande impiego di personale (probabilmente di- | stolto da altri lavori e sicuramento o troppo o non sufficientemente qualificato per | un lavoro del genere, e quindi male impiegato), si potesse eseguire il lavoro. Seguendo l’iter di cui ai punti a), b), c), d), sì sarebbe ottenuto un lavoro qualita tivamente incerto, per i seguenti motivi: 10) Non è facile realizzare una sovrapposizione tra i fogli mosaicati delle mappe e quelli del rilievo; e questo sia per la fondamentale differenza nella rappresenta zione topografica esistente fra i due elaborati, sia per le inevitabili piccole discre panze che si generano nell’unire tra loro i fogli delle mappe nella operazione di mosaico e sia perchè la carta su cui si compone il mosaico non ha quelle doti di i indeformabilità caratteristiche, ad esempio, degli originali di restituzione. Questa non perfetta corrispondenza tra la riduzione al 5.000 delle mappe catastali e la carta al 5.000 delle zone corrispondenti, è un dato di fatto ben noto che non di pende ovviamente da come si imposta il lavoro; ma mentre seguendo l’iter suespo sto essa avrebbe costituito un elemento di incertezza ,vedremo che ciò non si veri- | ficherà con il metodo che abbiamo effettivamente seguito: II°) La determinazione per via grafica dei baricentri, condotta con procedimenti speditivi (poichè sarebbe comunque impensabile, per l'enorme tempo richiesto, precedere con metodi grafici rigorosi), avrebbe senz'altro condotto a risultati in buona percentuale approssimati, a causa della complessità della forma che il più delle volte assumono le particelle catastali. IIIO) L'enorme mole dei dati raccolti avrebbe richiesto un numero elevato di controlli con gran impiego di personale, e avrebbe comunque lasciato adito a sospetti su una non trascurabile percentuale di errori. Queste considerazioni che, lasciando perplessi sulla piena riuscita del lavoro dal punto di vista tecnico-economico, consigliavano di studiare anche qualche altra via per giungere alla soluzione. Preferimmo quindi considerare il problema alla luce delle nuove possibilità of ferte dalla strumentazione moderna e, come già si è detto, si decise di fare quel passo avanti ,a cui tante volte ci eravamo sentiti invitare; passo che ha compor tato un notevole sforzo di organizzazione e un impiego di capitale per comple tare, come abbiamo illustrato nel paragrafo precedente ,con una dotazione d’avan guardia le nostre attrezzature. 4, Impostazione del lavoro secondo un moderno metodo di produzione. L'acquisto delle attrezzature di cui al paragrafo 2, si rese necessario perchè si vide che l’unico metodo per eseguire il lavoro in modo che esso fosse ben fatto, i desse il giusto margine di guadagno e ci consentisse di stare nei termini di con segna richiesti dal committente, era quella di determinare i baricentri delle parti celle per via analitica mediante le coordinate dei vertici del loro perimetro. E’ opportuno distinguere il lavoro in tre fasi distinte: — le operazioni di preparazione; . — le operazioni riguardanti l’unità operativa restitutore-registratore; — le operazioni di calcolo. Questa suddivisione è dettata non solo da esigenza di chiarezza di esposi zione, ma corrisponde al fatto che nella realtà operativa queste fasi sono sempre rimaste distinte come impiego di mezzi e di personale e hanno perciò potuto pro cedere in parallelo sin dall'inizio del lavoro, consentendo di soddisfare a dei ter mini di consegna che sarebbero stati altrimenti proibitivi. Esaminiamo dunque queste diverse fasi: Al ] I
1) Le operazioni di preparazione.
Lo scopo delle operazioni di preparazione era il seguente: — eseguire il mosaico delle mappe catastali alla scala 1:2.000 e ridurle in scala 1:5.000; — sovralmprimere il mosaico di cui sopra, suì fogli del rilievo alla scala 1:5.000 (per chiarezza diciamo che d’ora innanzi la parola foglio scritta in corsivo indicherà un foglio di rilievo alla scala 1:5.000 con sovraimpresso il mosaico delle particelle catastali), — suddividere chiaramente, mediante contorni a diversi colori, i differenti Co muni che comparivano su uno stesso foglio; — suddividere sui fogli mediante contorni a colori, ogni Comune nei fogli che lo compongono catastalmente. E’ noto infatti che, onde evitare una numerazione troppo alta delle particelle catastali, ciascun Comune viene suddiviso in fogli; in tal modo una particella ha due numeri che la contraddistinguono, nell’am bito di ciascun Comune, quello del foglio a cui appartiene e quello di numera zione progressiva all'interno del foglio. Talvolta poi essa reca anche una let tera (a, b, c, ecc.) quando è stata generata dalla suddivisione di una parti cella in altre minori; — raggruppare in particelle fittizie quei nuclei di particelle che, per l’esiguità delle loro dimensioni, sono difficilmente distinguibili l'una dall’altra; queste parti celle fittizie venivano contornate e colorate in giallo e contraddistinte con una numerazione convenzionale. — numerare 1 vertici di ciascuna particella in ordine progressivo e in senso orario, in modo cioè che percorrendo, secondo la numerazione dei vertici il perimetro della particella, essa si trovasse sempre alla destra del senso di percorrenza. . Questa numerazione era indispensabile per il calcolo dei baricentri per via ana litica e ha richiesto, per essere attuata ,un numero di ore lavorative rilevante. Teniamo presente però, che tale numero di ore lavorative non è neppure con frontabile con quello che avrebbe richiesto la determinazione dei baricentri per via grafica, ed inoltre ha richiesto l'impiego di personale non particolar mente qualificato.
II) Operazioni riguardanti l’unità operativa restitutore-registratore.
A questa unità operativa lavoravano due operatori, ciascuno con compiti ben precisi. A meglio comprendere i vari passi di questa fase ci aiuterà la fig. 2, nella quale è schematicamente rappresentata la disposizione delle varie attrezzature e degli operatori visibile anche nella fotografia.
Le operazioni si susseguivano con questa procedura: — posto sul coordinatografo un foglio, si poneva nel restitutore la coppia di lastre corrispondente ad una certa zona di esso e si eseguiva l'orientamento relativo eed assoluto del modello, utilizzando quali punti di appoggio quegli stessi che già erano serviti per il rilievo al 5.000. Eseguiti gli orientamenti iniziava la resti tuzione dei vertici delle particelle nel seguente modo: — il 2° operatore portava il collimatore del coordinatografo sulla zona del foglio che corrispondeva al modello stereoscopico e quindi per ogni particella eseguiva quanto segue: a) scelta una particella ne diceva al 1° operatore il Comune ed il foglio di appartenenza, il suo numero distintivo e il numero dei vertici della particella stessa; tale numero non doveva essere determinato al momento dal secondo ope- . ratore: infatti, essendo stati i vertici delle particelle precedentemente numerati, il numero totale dei vertici risultava essere semplicemente il più alto numero pro gressivo che contraddistingueva i vertici. Il 10° operatore impostava questi dati sul pannello di comando e li registrava su carta e su scheda. 48
b) il 20 operatore collimava al primo vertice nel coordinatografo; il 1° ope ratore, guardando nel restitutore, individuava esattamente, ove possibile, sul ter reno il particolare che corrispondeva a quel vertice (limite di cultura, fosso, stec cionata, ecc.) e si portava in quota su di esso; premeva quindi il pulsante sul pannello di comando, in modo che le coordinate del punto venissero scritte su carta e perforate su scheda.
Notiamo che procedendo in questo modo si ovvia al fatto che il mosaico delle mappe alla scala 1:5.000 non sia metricamente perfetto; infatti le coordinate di | ciascun, vertice delle particelle sono date non dal punto che individua graficamente I il vertice sulla carta, ma dal punto sul terreno che il 1° operatore collima stereo | scopicamente al restitutore, e quindi esse sono esatte nell’ambito della precisione | di restituzione e riferite ad un sistema omogeneo. | Ù » . . . x . c) il 2° operatore collimava al secondo vertice della particella e così via fino | all'ultimo. Se i vertici erano in numero tale da non poter essere registrati tutti su | una sola scheda il programma inserito nella perforatrice provvedeva automatica i mente, terminata la prima scheda, a sostituirla con una seconda e così via. Il 10 | operatore provvedeva a perforare, mediante la tastiera sul pannello di comando, un ordine progressivo sulle schede appartenenti ad una stessa particella. d) Una volta terminata la registrazione delle coordinate dei vertici di tutte le particelle comprese nel modello stereoscopico si registravano le coordinate stru mentali dei punti che erano stati usati per eseguire l'orientamento assoluto del modello; in fase di calcolo esse permettevano di trasformare le coordinate dei ba ricentri nella proiezione di Gauss.
III) Le operazioni di calcolo.
Le operazioni di calcolo sono state eseguite mediante un programma appo sitamente preparato per il problema in questione, ed elaborato da un calcolatore elettronico. I dati di entrata erano predisposti in modo che per ogni Comune si troy. —T"TT—6 cc _ eo a -—°—6t6mm_m—““w*
aveva: — una prima scheda recante il nome del Comune; — dopo di essa venivano tanti pacchetti di schede quanti erano i modelli stereo scopici che avevano interessato la restituzione dei vertici di quel Comune; — ognuno dei pacchetti suddetti era preceduto dalle schede con le coordinate strumentali e Gauss-Boaga dei punti di orientamento del modello; — seguivano quindi le schede con le coordinate dei vertici di tutte le particelle appartenenti a quel modello. Nella fig. 3 è rappresentato il diagramma a blocchi del programma di calcolo, che indica in modo schematico la logica del programma e i suoi passi principali. Poichè il calcolatore elettronico è dotato di stampante e di perforatrice di schede, a mano a mano che i calcoli venivano eseguiti, i risultati venivano, oltre che stampati in più copie su carta, anche perforati su scheda. Questo fatto è importante; infatti molte volte, come in questo caso il committente deve usare i dati ricavati, per altri calcoli, da eseguirsi sempre mediante calcolatore elettro nico, e lil poter avere questi risultati già perforati su scheda, rappresenta un notevole vantaggio economico, per il fatto di evitare gli errori dovuti a trascrizione, per il forte risparmio di tempo che comporta e perché la perforazione a mano sarebbe più costosa. - NO Esamina se vi sono di un Comune Legge le coordinate Gauss e strumen+- , ‘o dra: tali di 4 punti di Stampa i numeri distin uno stereogramma fivi delie particelle errate SI Calcola la matrice M Esamina se nel Comune di trasformazione da vi sono particelle errate coordinate strumenta li a coordinate Gauss le coordinate di tutti i bari+ Legga le schede con centri del Comune le coordinate strumen SI tali dei vertici di una 7 ° Memerizza i nu Esamina se lo stereogramma ° Senta carticenta era l'ultimo del Comune scarta le schede Gontralla se leordine errate Mediante la matrice M trasfor sequenziale delle ma le coordinate baricentriche schede & corretto di tutte le particelie dello stereogramima da strumentali a Gauss Calcola il baricentro Esarmina se la particella . deila particella in co- era l'ultima dello Sstereo ordinate strumentali gramma Fig. 3 DIAGRAMMA. A BLOCCHI DEL PROGRAMMA DI CALCOLO 50