Gruppo di studio Geofisico e Topografico
Comunicazione presentata al XIV Convegno Nazionale della SIFET Corrado Lesca ** 1. Generalità
Lo studio dei ghiacciai su basi scientifiche si sviluppò verso il 1840 essexn zialmente per merito del Forses [1] e dell’Acassiz [2], che gettarono le prime basi valide della teoria sui fenomeni glaciali. Naturalmente, loro prima cura fu di ottenere delle carte attendibili delle fomazioni glaciali da loro studiate: il Forbes rilevò quindi tutta la Mer de Glace e ne ricavò una carta in scala 1: 10000, Agassiz diede incarico all'Ing. Wild di stabilire una carta disegnata pure in scala 1: 10000 del ghiacciaio inferiore dell'Aar.
Ambedue queste carte si basarono su lunghi e penosi lavori di triangola zione, unico metodo di rilievo allora conosciuto ed il cui inconveniente prin cipale era di lasciare all'occhio (o alla fantasia) del rilevatore il completa mento delle vaste zone inquadrate dai pochi punti noti.
Con l'introduzione della celerimensura, alcuni decenni dopo, fu possibile procedere con maggior facilità al raffittimento dei punti ed al rilievo di det taglio.
Ma restavano sempre insolute le difficoltà di base: necessità di lavorare per lungo tempo in zone soggette a variazioni meteorologiche spesso impre vedibili, impossibilità di eseguire rilievi particolareggiati in zone seraccate o fortemente crepacciate o in corrispondenza di fronti sospese. 2. I rilievi fotogrammetrici
La fotogrammetria classica, quale fu realizzata e applicata dall’Ing. PIo PAGANINI dell’I.G.M. [3] nell’intorno del 1870 costituì un primo notevole pro gresso nel rilievo di zone difficilmente accessibili e percorribili: furono rile vati con tale metodo il Gruppo del Gran Paradiso (dal 1880 al 1885) in scala 1:50000, il Passo dello Spluga, le Alpi Apuane. Comunque non si poteva sperare per questa via di raggiungere una grande precisione: in effetti il rilievo era ancora effettuato per punti e richiedeva una eccessiva integrazione da parte dei disegnatori cartografi. Inoltre risultava spesso difficile e laborioso ricono scere su fotogrammi fatti da due punti di vista diversi e in condizioni diffe renti di illuminazione lo stesso particolare del terreno.
Quando fu introdotta la stereofotogrammetria questo inconveniente fonda mentale fu eliminato, ma permaneva l’imprecisione conseguente al rilevamento per punti ed il pesante lavoro di calcolo ad esso legato.
Fu la geniale intuizione del Von OREL, che è stato giustamente celebrato nell'ultimo Congresso S.I.F.E.T. a Bolzano, a permettere finalmente un inte zrale, completo sfruttamento del metodo stereofotogrammetrico, grazie al trac ciamento semiautomatico e continuo della planimetria e delle curve di livello mediante lo stereoautografo.
E’ qui opportuno ricordare che proprio a Vienna nel 1913, sotto la dire izone del Von Orel, fu eseguita la restituzione del ghiacciaio del Miage in scala 1:5000, rilevato con apparecchiature Zeiss da F. Porro e che costituì * Studio promosso dalla Direzione Studi e Ricerche dell'ENEL. ** Istituto di Topografia del Politecnico di Torino. 35
la prima applicazione italiana di tale sistema. La carta relativa fu pubblicata (ridotta in scala 1:10000) nel primo numero del Bollettino del Comitato Glaciologico Italiano (1914) e costituisce un interessantissimo e notevole esem pio dell'applicazione della fotogrammetria al rilievo di ghiacciai [6]. salt — i t tie. — 9% Pai i n si È " a < A i; al 5 5" I "I 8 "0 i cai . Ce : $ : x IE ra 0°. Jil - Ca iù. i See Ò e 5 si : $.. ua «i } “i ile” è ia @ è eg, 37 @ vec di sugo DERE Fa dle Ì = fee «n P ” i Li E i “gi A e — > i a; ee A n SNO RR an recite Dl i I et. © i+ bl TE sà Ad 3 i dd i e Tag” 72 ANDA pe: MR > + Vf? SuSE 1 ORSAZEPANNE,.. Mei An n i ili re AS ss IS ù È dia EA e ao è Sg Ma «4.37 > a LE 2% i È SCR LP (Er È Ai ire È! ORE SI SE A Ni Cee A Sr ERE Rea i ia ee Tio Va NED EE de FESTA SO, P i " p_> n - ». È F di si fog SI Der 4 i ar E Daci PI 1 AAT o ma | : < n) e, "È e. x SE \ doc o i 5 "si | Fig. 1 - Ghiacciaio della Tribolazione (Gruppo del Gran Paradiso) dalla stazione fotogrammetrica dell'Alpe di Money FILA © > orto LP TERE RAI; È fade ag a gl - F. d oe RESOR } > ENEA e E: È Es Su I s ù N ( de ir ni 9 ì TED È , Ue ri è it 37 A MENDES 1 LS EL! te” Mi MP OI PA 1, di SE. a a I A 1 sa ML 1 Ca” “A <. rp ded Ke i data, S.20 arie MANN i A! o nà vo a pr Da cai “ar E SR U #72 “A $ È ; fo: ii, ” tu 9987 e > SR RR Re “ ie f { È cd sog Lio» È pr i Mi ln d DI ga E SI sE * 1 ‘ È id Lo AGI LIES DAR scià” Jada 70 (VA Ti 2 x SD e PAZ RA I) - A \ AT RI Tg SO {0 i pri PSE ua A Ti fat, PI A * 7, È a n. SE » I" È Ù È Lib Pi " ud tra OR n 1 7 ) a CS ris $ «i È Vai 1? ta AN > n Fas ve e pe ed MII Dar pb ti fat a STASI on > fe pae, + Ae Pi i 3 na | d a late diano” 9 $ ‘Fe e DR A TP SI TE Lo ; vi VER UN a n n ufo 9”. 7A è ee 3 e Aa E, MPA 1°: PRO craer PS A I W/ ge: i A da } î Le) Val AA P Dia o e ® F ti f % » x F da ca s pai >; 1% È. - = , LS “ hè: ; sà = È 9° O t N * DR Me e, o o» sa AL LI i RESSE n: E i a O i x fe bi IE Fosca» Db Sor i È gi gn e dn Fig. 2 - Il Ghiacciaio della Tribolazione - Ripresa aerofotogrammetrica della stessa zona inquadrata nella fig. 1 Però, anche se restituita con grande ricchezza di dettagli, la carta suddetta dal punto di vista glaciologico è piuttosto scarsa di informazioni: non riporta punti quotati né sulle morene né sul corpo del ghiacciaio, non riporta i limiti tra ghiaccio e morena e inoltre risulta un po’ deformata in certe zone in conseguenza del fatto che, in quelle prime applicazioni, non era ancora apparsa necessaria la utilizzazione di punti di controllo per l’aggiustaggio dell’orien tamento esterno dei fotogrammi. 36
L'impiego dell'aerofotogrammetria, sviluppatosi dopo la seconda guerra mondiale, è risultato oltremodo vantaggioso rispetto ai rilievi terrestri.Anzitutto il lavoro a terra è stato notevolmente ridotto; inoltre, nello spaziodi poche decine di minuti l’area rilevata può risultare dell'ordine di moltedecine di km? e, quel che più conta, la visione nadirale permette di discerneredettagli che la fotografia da terra, legata alla morfologia della zona e alle difficoltà pratiche di trasporto e sistemazione delle apparecchiature, non consente.Si confrontino a questo proposito le figg. 1 e 2, che non richiedono ulterioricommenti.: 7 3 EUR 7 7° D77 3SITE; i 2827) ) A SH ASS: p. 420,| Li N \ I Ù f( PENNÌn pa ) )a d i n . SD | ( i a 598 I |x 30608 - )\ N ) )Lu 4, ‘ , © x. Y i Ù) e Ix x ' I° ° ° x cîR 2 \ \ 0. Nu L_ 2° È % - I a ” A .£758) RIDI { xNn o \, CI el Ò \Ù ÒUe, x | % REZZA) (NI. N id ET AL@ o È " . q r > i . O LSSv n x ; Ji. Ò SEARI È i CL \, L o e : N 34. _ . 2 Led c \Sa Cm EOUONYI» . x “74 . ! lg 1) SI. " o t th\_ ‘9, N) } f xe ‘0, Eu AALLIZAx n e VUE { Via | re LYS ZLKELVZk ì )SEI Succo TER Ji 7 rr0 - 4 /} 1+3075 ) A}3254 T= iiSTENZA : ” He .i 22”‘1 TITTI I \ii | É \o_o 2° wo ts " 150 e IAA, n 290#4 > - Rilievo fotogrammetrico del Ghiacciaio della Tribolazione. Equidistanza 10 m. - Anno 1953(Scala dell’originale 1 : 8 000)Recentemente in Alaska [17, 787 e segg.] si è usato con successo un sistema=e.do, rilevando dall'aereo la zona d'ablazione e con la fotogrammetria terrestrea zona di accumulo: le superfici nevose viste sui fotogrammi terrestri appaionozsovto più ricche di dettagli e più contrastate di quanto risultino sui fotogrammiave) ed è perciò possibile procedere alla restituzione senza eccessiva difficoltà* con sufficiente precisione.d7
Evidentemente l’impiego di questo sistema deve essere basato su attente considerazioni économiche, che tengano conto dei costi del rilievo a terra e dei costi della segnalazione su neve (v. 2.2), in modo da scegliere di volta in volta la soluzione più vantaggiosa, senza trascurare le altre considerazioni relative ai tempi, alle difficoltà logistiche e di esecuzione, ecc. 2.1. If volo fotogrammetrico
Poiché le scale delle carte usate a scopo glaciologico sono in genere com prese fra 1:5000 e 1:10.000 si possono adottare scale medie dei fotogrammi da 1: 10000 a 1: 20000.
IT SW NISSAN: 7. NZ vu X fl \ Sa VW 21) sf» A NL n 4 da A NIN % è (4 è ) > \}) I “4 Val DI AI), È | . fr * TÀ | | SS n \\ ii DO SY su N. i xi I i ON 1-4 NWIZEAN SS Ni AS ov} x 4 e MA IN pr TS 2 a ATIEESNÀÌ e ANNE r PELA ZA N o 2 L _ ; i f . o 1 \ È LÀ S ESS I e, TA n si "N Va f_| oto (ASS De fa, = . ! | + ben { AZ A _ °° LS È —)° SS a 270 at 9. È N 6 È i , - \ tS- x 4 | N UU 0) n) À TTk”ÈaTiS SS ( ._ N N et... Sa e SI NS > \ ) N N - UU E TN POÌ SÒ \ y A : I > co “ “x vivi” up (CS Ò N V/1 si Sol A AT - > ADI - f . N L a WS Ko - Fig. 4 - Rilievo fotogrammetrico del Ghiacciaio della Tribolazione. Equidistanza 10 m. - Anno 1959 (Scala dell'originale 1 :8 000)
Di norma però non conviene superare il primo valore per rendere sicura la interpretazione dei dettagli morfologici del terreno: trattandosi quasi sempre di aree relativamente piccole (dell'ordine delle centinaia di ettari) il maggior lavoro per l’appoggio sul terreno ed in fase di restituzione, non è tale da variare l'ordine di grandezza del costo. 38
Normalmente si usano obiettivi grandangolari con angoli di campo di 100g, con potere risolutivo di circa 80 linee/mm in centro e 20 linee/mm agli angoli del formato; se fosse possibile converrebbe però usare obiettivi a focale normale (240 mm), i quali presentano un. potere risolutivo sensibilmente più elevato dei precedenti (almeno 80-100 linee/mm su tutto il formato), ma richiedono però una quota relativa di volo alquanto maggiore (si passa infatti dai 1500 m con obiettivo grandangolare ai 2400 m circa con obiettivo normale, per una scala dei fotogrammi di 1: 10000).
Non sono in genere consigliabili i supergrandangolari a causa degli eccessivi angoli morti che ne risulterebbero.
Il ricoprimento, nelle zone con notevoli dislivelli, deve essere in genere del l'ordine del 70-80 % il che ovviamente nuoce un po’ alla precisione dei rilievi a causa della conseguente riduzione della lunghezza della base.
Il periodo utile per i voli, nella regione alpina, è normalmente compreso fra il 15 settembre ed il 15 ottobre: alle quote (superiori a 2000 m) che interes sano i rilievi glaciali si può contare in tale periodo su almeno dieci giorni di tempo bello stabile con il vantaggio in più di avere una atmosfera particolar mente limpida e priva di turbolenze,
Inoltre, dati i ridotti gradienti termici, non vi è praticamente il rischio che si formino nubi orografiche, che invece sono così frequenti in primavera-estate e che disturbano e spesso impediscono l'effettuazione delle riprese. 22. Caratteristiche delle fotografie
Il materiale sensibile che normalmente deve essere usato per le riprese aerofotogrammetriche è il negativo bianco-nero con sensibilità dell'ordine di 50--100 ASA, con potere risolutivo non inferiore a 60 linee/mm. Tuttavia sarebbe auspicabile l'impiego del materiale a colori invertibile, con sensibilità e potere risolutivo analoghi al banco-nero, che permetterebbe una interpretazione molto più facile e più dettagliata di tutti i particolari morfologici del ghiaccio e delle morene, e di differenziare nettamente in fase interpretativa e durante la resi tuzione i vari tipì di roccia, di terra, di neve e di ghiaccio.
Il materiale a colori all'infrarosso (Kodak Aero Infrared), in base a riprese sperimentali da me effettuate sul ghiacciaio del Miage, non sembra invece offrire maggiori informazioni rispetto ai consueti materiali in bianco-nero o a colori: le zone di vegetazione rossastre risaltano chiaramente sui toni azzurri del ghiaccio e delle morene, le acque torbide e limose dei laghi epiglaciali e peri zlaciali sono riprodotte in tono azzurro e risaltano quindi con netta evidenza. Ma questi particolari non sono di grande interesse per il glaciologo.
Per le riprese in bianco-nero è da evitarsi per quanto possibile l’impiego dei filtri gialli che accentuano inutilmente i contrasti rendendo illeggibili i parti colari nelle zone in ombra. I fortissimi contrasti (rapporti di illuminamento dell'ordine anche di 1/10000) delle riprese di aree glaciali richiedono tratta menti spaciali in fase di sviluppo in modo da ridurre il gamma a valori com presi fra 0,6 e 0,7 *.
Per ridurre ulteriormente i contrasti è bene procedere alla stampa delle copie su carta e delle diapositive mediante stampatrici a compensazione auto matica del contrasto, tipo Logetronic. In tal modo è possibile ridurre i rapporti di illuminamento sulla diapositiva usata per la restituzione a 1:50 o + 1: 100.
In sensitometria fotografica si definisce come « gamma » o fattore di contrasto la pendenza del tratto rettilineo della curva caratteristica d’annerimento.
La riproduzione fotografica si considera corretta quando il fattore di contrasto è uguale a uno. Però i negativi conviene siano sviluppati a una gamma alquanto inferiore per potere ridurre i con trasti conseguenti a eccessive differenze d’illuminamento del soggetto. 39
Tuttavia, particolarmente nel caso di nevicate recenti, nei bacini di accumulo non è possibile ottenere sulle superfici nevose dettagli sufficienti a permettere la visione in rilievo: per ovviare a questo inconveniente piuttosto gravegli svizzeri per il recente rilievo del ghiacciaio dell’Aletsch [12] hanno cosparsoi nevati di segnali ottenuti lanciando dall'aereo sacchetti contenenti una misceladi segatura (97%) e nerofumo (3%).24. I rilievi topografici sul terrenoCome è noto i punti di controllo necessari per l'orientamento assoluto deifotogrammi devono essere almeno tre per ogni coppia di fotogrammi.Per il posizionamento di tali punti si ricorre alle ormai consuete operazionidi triangolazione, trilaterazione. Particolarmente interessante è l’impiego deinuovi distanziometri ottico-elettronici che permettono un rapido collegamentodei punti di controllo mediante poligonazione o, per piccole estensioni, con rilievoper irraggiamento.I segnali fotografici, su rocce in posto o su massi delle morene lateralio frontali, possono essere costituiti da croci bianche (rosse per riprese a colori)con fondo formato da un quadrato nero o viceversa,Si sono adottate anche con esito positivo [12, 800] lastre di alluminio di1xim?, di colore bianco o nero, per segnali disposti rispettivamente su rocceo sul ghiacciaio: in quest'ultimo caso la lastra era circondata da un anelloscuro ottenuto spargendo segatura e nerofumo su un cerchio con circa 3 m didiametro,Un metodo molto pratico e sicuro per garantire la durata dei segnali relativi ai vertici trigonometrici, da me sperimentato con esito favorevole, consistenell’adottare dei chiodi in ferro o bronzo a testa cilindrica {diametro 3-4 cm)e gambo conico lungo circa 15 mm, analogo a quelli dei chiodi da roccia apressione.Mediante lo scalpello apposito si effettua un foro nella roccia di lunghezzaappena superiore a quella del gambo e si pianta il chiodo, il cui gambo deformandosi si adatta alle pareti del foro impedendone la fuoriuscita.Con questo sistema si elimina la necessità di dover eseguire, in condizionispesso molto disagevoli, gli usuali impasti di cemento a pronta presa, che coltempo tendono a sgretolarsi sotto l’effetto degli agenti atmosferici e delle alternanze termiche. In certi casi però la segnalazione, data l'estensione e la morfologia dell’area glacializzata non può essere effettuata convenientemente; in casìdel genere conviene ricorrere alle triangolazioni aeree analitiche o semianaliticheche permettono l'orientamento dei vari modelli servendosi di pochi punti notidisposti sulla periferia del ghiacciaio.Un’interessante applicazione di questo procedimento è stata eseguita per ilGhiacciaio di Pian di Neve, restituito in scala 1:5000 [11, 13]; la compensazione ha dato i seguenti scarti sui punti noti: sulla coordinata x + 1 m, suy + 02-04 m, su z + 0,3+04 m.Questi valori sono da considerarsi senz'altro accettabili.Per poter disporre di punti di passaggio ben riconoscibili anche sulle areeglacializzate si può ricorrere al sistema adottato da G. @strem [16, 877 e segg.]sul ghiacciaio di Jostedalsbreen (Norvegia). Secondo le esperienze ivi effettuate, buoni risultati si ottengono lanciando da un aereo che vola ad una quotarelativa di 50-100 m, a velocità di 100-150 km/h, dei sacchetti di carta contenenti 3-5 kg di ocra in polvere; il costo di tale operazione si aggira sul 25%del costo totale del volo fotogrammetrico.40
2.3, La restituzione
La restituzione alle scale consuete (1:5000-1:10000) non presenta par ticolari difficoltà, purché si abbiano diapositive ben leggibili e accuratamente stampate.
Di norma non è possibile usare restitutori a proiezione ottica con visione anaglifica, in quanto i dislivelli del modello superano in genere i limiti stru mentali.
Occorre servirsi quindi di restitutori di I o II ordine a seconda della pre. cisione che si vuole ottenere, a proiezione meccanica o meccanico-ottica, i quali devono però essere manovrati da operatori abituati ad un lavoro preciso ed accurato e possibilmente in possesso di una discreta conoscenza dell'ambiente d'alta montagna.
Su un rilievo eseguito a scopo glaciologico dovrebbero possibilmente essere contenuti e segnalati i seguenti elementi speciali: — distinzione fra superfici del ghiacciaio con ghiacciaio scoperto e ghiacciaio 4 stagnante o neve e nevai; — crepacci, seracchi, fenditure e stratificazioni; — idrologia sulla superficie glaciale; — distinzione fra morene storiche e recenti; — morene superficiali; — blocchi morenici singoli di grandi dimensioni della morena superficiale e delle morene recenti e storiche latero-frontali; — laghi periglaciali ed epiglaciali.
La precisione ottenibile è stata oggetto di ricerche sul ghiacciaio Athabasca «Canada), restituito in scala 1:4800 con equidistanza di 10 ft, partendo da fotogrammi in scala 1: 12000 circa [15, 912-913]. Dal confronto dei valori delle ou favri rl DACI cv IN, Ò i x LI ATE Q Li. RR ee. ee a LS = e fn fi . po pr, 7 gna 200 x x LIS IAA ZON dan = i MENSA SVINIZZA SS ANSE ZA {ZI i lf , ND I WC) If cy fi : DI o, COAPITLZAA ay ie COMANO SAVI IN, © TEA MM DRAIAA lE dI Ele = È ) ji Sr | > A _ \ 7) Mi sf.” E PST PA + I : # . . e n k } » } a = n x TI 1); dA Li PUBL ZETA) ) VAI pz, PATATE? S AI bl ; FE =>» DI SZAITARZIÌ) i LIRA 0 eni Fig. 5 - Ghiacciaio della Tribolazione - Spezzone di restituzione in scala 1:8000 (sulloriginale) da una minuta in scala 1:2000 (in nero: operatore E. Morselli, in rosso: operatore C. De Bernardi) coordinate ricavate da rilievi diretti sul terreno e dal rilievo fotogrammetrico e relativi a 59 punti segnalizzati sul ghiacciaio si è determinato un errore plani metrico medio della restituzione di +05 mm (che corrisponde sul terreno a + 2,4 m). L'errore altimetrico medio è risultato di +0,5 m.
Tuttavia questi dati richiedono ulteriori controlli e conferme: in effetti le misure a terra non sono state effettuate nello stesso giorno del volo, ma le coordinate dei vari punti hanno dovuto essere riportate alla data del volo mediante interpolazione lineare dei dati ottenuti da due successivi rilievi: uno effettuato dieci giorni prima del volo, l’altro eseguito circa quindici giorni dopo. Inoltre le quote dei punti segnalizzati sono state determinate per interpola zione fra due isoipse contigue e non direttamente al restitutore.
In questo campo quindi sarebbe necessario effettuare altre più precise ricerche: i dislanziametri ottico-elettronici con calcolatore incorporato (Disto mat e simili) permettono di fare numerose misure in poco tempo e si preste rebbero particolarmente per rilevare i punti a terra nello stesso giorno del volo, riducendo così gli errori conseguenti a interpolazioni fra osservazioni molto intervallate nel tempo. E’ interessante inoltre determinare qual è l'errore intrinseco di restituzione, conseguente ad errori sistematici del restitutore e conseguente agli errori accidentali dovuti all'operatore.
Per accertare qual è l'effettivo grado di precisione raggiungibile nel trac ciamento delle curve di livello ho fatto eseguire a scala 1:2000 due restituzioni di una fascia del ghiacciaio della Tribolazione, in una zona seraccata e molto tormentata, rispettivamente da due diversi operatori, che hanno lavorato indi pendentemente: i risultati (fig. 5) dimostrano che se si procede con cura e attenzione si ottengono precisioni ben superiori a quelle normalmente ammesse.
In effetti i due tracciati, salvo che in pochissimi punti, sono praticamente sovrapposti: e gli spostamenti delle isoipse al massimo raggiungono la metà della equidistanza, sempre però su tratti di lunghezza molto ridotta.
I fotogrammi usati per tali prove hanno una scala media di 1:10000, sono stati ripresi con camera Galileo Santoni formato 23x23 cm?, con distanza prin cipale nominale di 152 mm.
La restituzione è stata effettuata mediante lo Stereocartografo Galileo IV.
Gli errori planialtimetrici conseguenti alle imprecisioni della restituzione e del disegno sono di difficile valutazione. Sulla carta in scala 1:10000 del White Glacier [14, 751] desunta da fotogrammi alla stessa scala con ricopri mento del 60%, l'errore planimetrico m, e altimetrico m, delle curve di livello è espresso dalle seguenti formule empiriche m, = +(0,2+1tga) (in m) mp = +(1+02ctsa) (in m) dove « è l'angolo che il terreno forma con l’orizzontale. Per il ghiacciaio del l’Aletsch [12, 800), rilevato da fotogrammi in scala non inferiore a 1: 13000, la precisione altimetrica della carta è esprimibile con le seguenti relazioni: m, = +(05+3tg a) (sul ghiacciaio e sul terreno, in m) m, = +(143 tg a) (su neve, in m).
Ancorché si tratii di due rilievi di tipo analogo eseguiti con la massima cura e per specifico uso glaciologico gli errori altimetrici ne due casi sono piuttosto discosti fra loro: evidentemente tali errori sono stati determinati in base a criteri alquanto diversi. Anche in questo campo ci troviamo comunque di fronte ad una notevole scarsità di dati, per cui non è possibile attualmente stabilire norme di riferimento precise ed attendibili.
L'uso di ortoproiettori di tipo semplificato, di prossima realizzazione, po trebbe offrire utili elementi di confronto particolarmente per operazioni di catasto glaciale come quella effettuata in Italia, per opera del Comitato Glacio logico, in occasione dell'Anno Geofisico Internazionale (22).
In effetti fotogrammi ortoproiettati a scala opportuna (1:25000) permet terebbero un rapidissimo aggiornamento mediante l’impiego della camera chiara delle aree glaciali sulle carte topografiche esistenti. 42
Se si desiderano rilievi più precisi occorre lavorare con ortoproiettori sia a proiezione ottica che elettronica che permettono di costruire ortofotocarte, opportunamente integrate con curve di livello. Queste darebbero certo una buona visione complessiva delle aree glaciali e ne descriverebbero con discreta esattezza la morfologia superficiale, ma per ora il costo e la difficoltà di avere a disposizione le necessarie apparecchiature ne rendono l'uso problematico.
Non si può nemmeno per il momento prevedere l’impiego della restituzione automatica a scopi glaciologici in quanto gli strumenti fino ad ora realizzati non sono ancora in grado di fornire le informazioni planialtimetriche neces sarie con sufficiente precisione e completezza (vedi 3.5.).
Però su questi particolari metodi mancano per ora dati sperimentali, da cui poter trarre attendibili indicazioni. 3. La cartografia
La cartografia glaciale a grande e media scala è stata ormai oggetto di numerose realizzazioni di ogni tipo che permettono di trarre utili conclusioni. 3.1. Sistema di rappresentazione
Il sistema generalmente adottato è quello U.T.M. Per l’Italia però, essendo attualmente considerato l’U.T.M. di pertinenza esclusivamente militare, sì impiega ancora il sistema Gauss-Boaga.
Per qualche rilievo di area limitata si usano anche sistemi di coordinate ortogonali locali.
Questi ultimi è bene che siano orientati rispetto al Nord geografico: in zone prive di vertici trigonometrici ciò si può ottenere con relativa facilità mediante osservazioni astronomiche.
Qualunque sistema venga usato, l'essenziale è che i vertici usati per l’ap poggio del rilievo siano ben segnalizzati e sicuramente reperibili a distanza di tempo, sia sul terreno che sui fotogrammi. 32. Scale ed equidistanza
Di norma le scale adottate per le carte glaciologiche variano da 1:20000 a 1:50000 per ghiacciai extraeuropei o europei di grandi estensioni (5--10 000 ha e più), a 1:10000 e 1: 5000 per i ghiacciai extraeuropei o europei di piccola € media estensione (fino a 1000--2000 ha).
E’ chiaro che dal punto di vista degli studi glaciologici le carte più utili sono quelle a piccolo denominatore sulle quali quasi tutti i particolari più im portanti del corpo glaciale e delle zone circostanti possono essere rappresentati.
L'’equidistanza è generalmente uguale a 1/1000 del denominatore di scala: nelle zone pianeggianti conviene intercalare isoipse ausiliarie che danno una più chiara idea dell'andamento della superficie rappresentata. 33. I colori
L'impiego dei colori sulla produzione delle carte presenta certamente un indubbio vantaggio dal punto di vista dei segni convenzionali e dell'effetto arti. stico: sulla già più volte citata carta dell’Aletsch sono stati usati ben undici colori [12, 801].
E’ chiaro però che questi sono casi limite e che ben scarse sarebbero le possibilità di produrre carte di aree glaciali se fosse richiesto obbligatoria mente tale dovizia di mezzi grafici. Ma fortunatamente anche l’impiego di po chissimi colori è già sufficiente per offrire tutti gli elementi cartografici essen ziali. Un monocromo nero corrispondente alle zone di terreno scoperto (roccia, morena) ed un monocromo blu delle zone glaciali e periglaciali (ghiacciaio, zevaio, torrenti, iaghi) sono da considerarsi un minimo indispensabile per offrire 43
una rappresentazione chiara e priva di ambiguità; l’effetto estetico può essere migliorato eventualmente eseguendo il monocromo blu a retino dopo aver ag siunto una adeguata ombreggiatura sul corpo del ghiacciaio.
Disponendo di un terzo monocromo grigio destinato alle morene ed al disegno imitativo delle rocce è possibile differenziare con notevole evidenza il terreno (vedi ad esempio [7]), realizzando nello stesso tempo una discreta imitazione di quelli che sono i colori naturali della zona rilevata.
In certe carte (vedi ad esempio [11]) sono stati adottati i tre monocromi seguenti: nero per i punti quotati, ocra per le linee di livello e la morfologia del terreno, blu per il ghiacciaio. 34. Segni convenzionali
Occorre distinguere i segni convenzionali fra quelli che descrivono un parti colare morfologico completando le informazioni date dalle curve di livello e conservando, nel rapporto di scala, le dimensioni dell’originale e quelli essenzial mente simbolici che invece rappresentano un dettaglio con dimensioni opportu namente ampliate (ad es. pozzi glaciali, coni d’ablazione e simili): l’uso di questi ultimi deve essere limitato per quanto possibile ma forzatamente aumenta con l'aumentare del denominatore di scala. aperto (b) crepaccio terminale Serra fenditure (b) . Pr chiuso (b) ernla piccolo (b) n e . alleria ale Se crepaccio largo, aperto(b) na Sao 27,7 largo, chiuso(b) | _-5225=, subglaciale (b) 7 | k È torrente glaciale corn N gradino di ghiaccio(b) SS 7, OZ . cascata; lirezione,p Z 5 (n, se coperto di detrito) LAN ty, ” zo o mulino (b) D 0, canale di drenaggio, ba scarpata,liscione di . . + ‘e , . gu Yry. cino epiglaciale (privi ghiaccio (b) «6° d'acqua) (b) stratificazioni longi Fregi. cono d'ablazione (n) >a tudinali e trsversali ° sE E xe (b) om lla, AT cordone morenico (n) x e” faglia (b) Fyn Fig. 6a - Tabella dei principali segni convenzionali relativi alla morfologia glaciale e periglaciale per per carte a due colori: nero (n) e blu (Db)
Purtroppo, e particolarmente nel caso delle carte a molti colori, la fantasia degli autori dimostra una fertilità spesso eccessiva, che non giova certo alla chiarezza ed alla comprensione facile ed immediata del disegno.
AI Simposio di Ottawa del 1965 sulla Cartografia dei ghiacciai è stata pro posta la adozione dei segni convenzionali fondamentali [14, 755-756], previsti per l’impiego su carte a due colori (blu e nero) in scale 1:5000 e 1: 10000, e qui riportati in fig. 6. Ad essi ho però aggiunto il segno distintivo di caverna 44
giaciale; in più ho modificato leggermente e completato la serie delle delimitazioni fra aree morfologicamente differenziate.3.5. I crepacci, le stratificazioniLa rappresentazione il più possibile minuziosa dei crepacci e delle stratificazioni riveste grande importanza nella cartografia glaciale, sia dal punto divista morfologico sia dal punto di vista dello studio delle deformazioni deicorpi glaciali.TAL1: = _.- 2\7 i [Pd\| U/\ I >» TN 3Ì * hi .:,è è f.° o }© le ; pine SN e 4, IXto (CA 9ag 0 88**° *000*%%0, 5MAL 4° 3siceta ‘7%: Ark:sn, ..A t es va 4,EATTA GA ASTE, n 6SZ i SEEsie n STEIT RI “ Sir.è è, 028, 2 e .‘ ® € dneta sA-: n° A AR nn N. 7SIT L. LaZUA271% 0. 2° 7,etnia 13° ' » fr II,RI PRIA: °_° 8+03; 8: u * ‘ sd, S.205480 i. n “| Ci i HLai elio ETENZA Ba desii! SET VitaI ru sr?NAVA INAIPO T meRI ea 11°"tenti sasa Mivar NS ,0° n‘ 1% ù » ® 8." % ,'PL n NIar AA- et MR0° 141Fig. 6b - Tabella delle delimitazioni e contorni per carte a due colori: nero (n) e blu (b)1 - Limite fra ghiaccio scoperto, nevati, neve e terreno (Db),2 - Limite fra ghiacciaio attivo e ghiaccio stagnante (b),3 - Limite fra soccia e morena (n) - Limite dell’area glaciale ({D),4 - Linea di nevato media ({b),5 - Linea di nevato istantanea, contorno di nevai isolati (b),6 - Linea di separazione fra ghiacciai (n),7 - Limite di valanga (b) o frana (n),8 - Curve di livello su ghiacciaio o nevaio (b) e su roccia o morena (n).In particolare, da successivi rilievi eseguiti con molta precisione si possonoricavare dati di notevole interesse relativi alla velocità ed alla direzione dispostamento dei crepacci [10], alla loro distribuzione in funzione delle variazioni di pendenza e di potenza, alla velocità di apertura.
A questo riguardo ritengo che potrebbero essere utilizzati ortopiani i quali rispetto alle carte convenzionali presentano due notevoli vantaggi: rapidità e facilità di esecuzione, esclusione di errori interpretativi e di graficismo.
In fase di esecuzione delle prove per la determinazione della precisione intrinseca della restituzione fotogrammetrica (v. 2.4.) ho ritenuto opportuno eseguire delle prove atte a stabilire l’optimum di scala per la restituzione di zone crepacciate nella regione alpina.
Dai fotogrammi a scala 1:10000 dai quali era già stata ricavata la carta in scala 1: 8000 (fig. 4) è stata ricavata una carta in scala 1: 2000, contenente una dettagliata raffigurazione dei crepacci, nella zona più sconvolta del ghiacciaio. Questo disegno è stato ridotto successivamente a scala 1:8000 per via foto meccanica (fig. 5). Il vantaggio di tale procedimento appare evidente se si con frontano le figure 3, 4 e 5; i crepacci risultano molto più dettagliati e numerosi con un evidente guadagno della precisione e della fedeltà cartografica.
In base alle prove illustrate sopra ritengo che per le aree glaciali molto tormentate (e sempreché non si ritenga opportuno e conveniente ricorrere a rilievi in scala maggiore) il procedimento da seguire dovrebbe essere il seguente: a) restituzione in scala compresa fra 1:4000 e 1:1000 (per scale della carta finale compresa fra 1:10000 e 1: 5000); b) disegno cartografico della minuta così ottenuta; c) riduzione alla scala della carta per via fotomeccanica; d) mosaicatura dello spezzone sul disegno cartografico definitivo.
In tal modo non si aggraverebbero in modo sensibile i costi di produzione, pur ottenendo un risultato di alta qualità. 3.6. Le rocce
La rappresentazione delle rocce presenta problemi grafici piuttosto com plessi. I sistemi normalmente adottati sono i seguenti: a) curve di livello, b) disegno imitativo, c) curve di livello e disegno imitativo.
Il sistema a), usato ad esempio dall’I.G.N. francese per le carte 1: 20000, risulta molto preciso ma di difficile esecuzione a causa del raffittimento note vole delle isoipse che, sulle pareti di roccia, sono vicinissime o addirittura a contatto.
Il sistema b), adottato dall’I.G.M, per le tavolette 1:25000 e dalla Svizzera per le carte 1:25000 e 1: 50000, è più gradevole all'occhio ma evidentemente la rappresentazione più o meno fedele del terreno è affidata all’abilità grafica ed alla capacità interpretativa del disegnatore.
Il sistema c), adottato peraltro raramente (ad esempio [7]), permette di unire i vantaggi dei due sistemi, ma è adatto solo per carte a grande scala (1: 5000): su denominatori maggiori l'adozione di tale sistema rischierebbe di rendere la lettura della carta faticosa e malsicura.
Sarebbe comimque consigliabile che carte a scopo glaciologico, che devono soddisfare generalmente a rigidi criteri di economia, dato il ristretto campo d utilizzazione, si limitassero ad utilizzare il sistema a), che offre il vantaggio di una rappresentazione rigorosa del terreno e che consente quindi di ricavare tutti i dati topografici necessari per il geomorfologo, il glaciologo ed il geo fisico. 4. Le misure di velocità e di ablazione
Le misure di velocità possono essere effettuate mediante due rilievi aerofo togrammetrici successivi, rilevando le posizioni di segnali opportunamente di sposti. 40
Il sistema offre una discreta precisione purché la scala dei fotogrammi sia ce ordine di 1:5000 e sempreché i segnali non siano soggetti a scivolamenti sua superficie del ghiacciaio. Per misure più grossolane si possono anche assumere, come segnali superficiali, massi della morena viaggiante, ben rico moscibili per forma e dimensione. i
L'intervallo minimo fra due rilievi è funzione ovviamente della velocità superficiale del ghiacciaio: per ghiacciai alpini con velocità superficiale del ordine di 0,4-0,5 m/giorno, l'intervallo deve essere almeno di 5-6 giorni.
Un metodo più economico e sufficientemente preciso è quello delle pseudo marallassi, proposto dal BAUSSART, e adottato ancora recentemente dai russi ner i ghiacciai dell’Elbruz [19]: questo metodo è basato su riprese fotogram metriche terrestri successive eseguite da una stessa stazione e con camera orientata in una direzione prefissata e con asse ottico all'incirca ortogonale a asse del ghiacciaio.
Con un comparatore si misurano sulle lastre le pseudoparallassi, ovvero e componenti secondo i due assi principali degli spostamenti subìti dai segnali. | Semplici formule permettono di risalire da queste pseudoparallassi agli spostamenti effettivi. È i B\i { a i A | i] i ci RR]! CL | IULLI i i Lu i h \ N Î 2 \W 1! | To TR GX mi | i | I \ h D | | IUS | IL 7 , ì 1 ZH | e: Î i mi den Î | ? \ | 7 4 I \ ) ì Fig. 7 - Schema relativo ai calcoli approssimati delle variazioni di volume: Si = area A'B'C’D’, S: = area ABCD, S3 = area FABFHCDG dSìi = area DCD’C’, dS: = area ABA’B’, dS, = area DCHG, dS’, — area ABFE
Più laboriosamente ma con precisione un po’ maggiore si può operare effet tuando un vero e proprio rilievo stereofotogrammetrico terrestre da una base situata lateralmente al ghiacciaio e disposta all'incirca parallela al suo asse (4, 310).
AT
L'inconveniente principale dei metodi basati sulla fotogrammetria terrestre è che la precisione non è uniforme, ma diminuisce con l'aumentare della di stanza dei punti rilevati.
Per quanto riguarda le misure di ablazione i rilievi fotogrammetrici non offrono in genere dati sufficientemente attendibili: l'errore che si commette nella determinazione delle quote è dello stesso ordine di grandezza, infatti, delle variazioni di spessore che si vogliono misurare, se l’intervallo fra i due rilievi è di pochi giorni.
Per intervalli maggiori d'altra parte le misure di ablazione si prestano ad interpretazioni dubbie in quanto gli effetti di ablazione (o di accumulo even tuale) interferiscono con gli spostamenti del ghiacciaio e con le relative varia zioni di portata. 5. Le misure delle variazioni superficiali e volumetriche
Per poter stabilire i bilanci idrologici è di basilare interesse disporre di dati relativi alle variazioni superficiali e volumetriche di un ghiacciaio.
Per la misura delle superfici il metodo comunemente usato consiste nel l'utilizzare un planimetro polare, eventualmente a disco.
Per la determinazione delle variazioni volumetriche ci si trova di fronte a notevoli difficoltà: un ghiacciaio ha infatti forma e superfici irregolari e perciò bisogna forzatamente ricorrere a sistemi di misura e di calcolo approssimati.
A suo tempo il FINnsteRwALDER [4] ha proposto il seguente metodo. Si con sidera una zona di ghiacciaio compresa fra due isoipse h, e h. (fig. 7) e in base a due successivi rilievi si determinano le variazioni di area dS’, e dS’, relative alle due isoipse.
Il volume parziale dV è dato dalla relazione dS’, + dS” dV = —————————— Ah 3 dove Ah = h.— h è l’equidistanza.
Operando nel modo descritto per le zone comprese fra le successive isoipse si determina così la variazione di volume totale.
La precisione del metodo dipende essenzialmente dalla cura con cui sono state tracciate le curve di livello e dal sistema utilizzato nella misura delle aree.
In subordine è anche possibile ricavare dalle aree misurate la variazione di potenza dh del ghiacciaio, che è data dalla relazione seguente: dS; + dS, dh = ——_- Ah St + S, La formula del Finsterwalder è stata successivamente modificata da HAUMANN (1960) in questo modo: S' + Sg dV = —T —— dh 2 . Davey [21] ha proposto la seguente relazione: dV = S.. dh S, S, SS, dS, dS., ds’, dS,,, dh hanno i significati illustrati in fig. 7.
Un sistema basato su criteri completamente diversi, consiste nel delimitare in base a due successivi rilievi opportunamente sovrapposti le aree di ugual variazione di spessore [20]. 48
Una volta effettuata, con i consueti accorgimenti, la planimetratura di tali wree (che costituiscono la cosiddetta « isometapach map ») è immediato risalire x: olumi corrispondenti, in quanto basta moltiplicare i risultati delle misure mer il dh prescelto e relativo ad ogni singola area.
Da prove comparative effettuate ancora da Davey, le formule di Finster mader e Haumann danno risultati poco diversi, ambedue però approssimati nr difetto (—10% circa), mentre la formula di Davey dà risultati in eccesso |. circa): i risultati più attendibili (e presi dal suddetto autore come rife tmento) sarebbero tuttavia quelli ottenuti col metodo della «isometapach meo» prima descritto.
Un altro sistema di notevole interesse è stato adottato da CuNIETTI e Ma meo (9, 14 e 15]: da due rilievi successivi del ghiacciaio opportunamente wmrapposti sono state ricavate delle sezioni trasversali a intervalli costanti ee 100 m.
Con il metodo delle sezioni ragguagliate (normalmente usato per il calcolo «°. volumi stradali) si è quindi determinata la variazione di volume.
Mancano per ora dati circa il grado di approssimazione ottenibile con il metodo esposto, rispetto a quelli visti prima.
Sto attualmente mettendo a punto un programma in Fortran, in collabora mme con la collega A. De Michelis, atto al calcolo delle variazioni volumetriche, base al rilievo delle coordinate dei punti'delle sezioni, in modo da genera erare e rendere più facilmente applicabile il metodo ora esaminato. *. Considerazioni finali
In base a quanto abbiamo esposto si deduce che l’impiego della fotogram wetria per i rilievi glaciali costituisce un utilissimo mezzo di ricerca e di wadio ed una fonte ricchissima di informazioni geomorfologiche e morfome trche, purché si ricorra ad una serie di accorgimenti e di cure che sole possono sentire di ottenere risultati attendibili e precisi entro limiti ragionevoli di tempo e di costo.
Si tratta di una catena di lavori che devono essere accuratamente progettati = eseguiti dalla ripresa alla restituzione, dal rilievo al disegno finale.
Ogni manchevolezza in una di queste fasi rischia di compromettere irri mediabilmente il risultato e di rendere il rilievo di ben scarsa utilità dal punto ©. vista scientifico.
Sommariamente le varie operazioni possono essere così sintetizzate: a) volo per la ripresa di fotogrammi aerei in scala non inferiore a 1: 10 000; impiego di materiale negativo in bianco-nero (o meglio a colori) con sensibilità non superiore a 100 ASA; trattamenti di sviluppo e stampa atti a ridurre il contrasto del soggetto. b) segnalizzazione fotografica e topografica che dia garanzie di durata e ©. reperibilità anche a notevole distanza di tempo; segnalizzazione eventuale sulle zone di nevato, con procedimenti speciali. c) collegamento dei punti di controllo e dei trigonometrici con triangola moni o trilaterazioni; ove possibile rilievo per coordinate cilindriche con distanzio metri ottico-elettronici e teodoliti. d) restituzione eseguita da operatori specializzati, eventualmente a scala su grande di quella della carta finale per le zone seraccate e fittamente cre pacciate. e) disegno cartografico con un minimo di due monocromi e con impiego cei segni convenzionali proposti in sede internazionale. 49
f) determinazione di velocità superficiale e delle variazioni di superficie, di volume e di potenza, se esiste un precedente rilievo di pari precisione. * * *
Desidero esprimere il mio ringraziamento al Prof. Ardito Desio, Presidente del Comitato Glaciologico Italiano, per avermi affidato l’incarico di questo studio, svolto con il patrocinio della Direzione Studi e Ricerche dell’ENEL; al Prof. Giuseppe Inghilleri, Direttore dell’Istituto di Topografia del Politecnico di Torino per aver consentito l’impiego del personale e degli strumenti del Centro di Fotogrammetria; al Prof. Roberto Malaroda, Direttore dell'Istituto di Geologia dell’Università di Torino, per avere permesso l'indispensabile colla borazione di disegnatori specializzati, e all'Assessorato al Turismo della Regione Autonoma della Valle d'Aosta, che ha concesso l’uso di fotogrammi aerei eseguiti dalla ditta Rossi di Brescia.
NOTA
Fino al 1968 sono stati eseguiti in Italia i seguenti rilievi speciali di ghiacciai, in scale varia bili da 1:10.000 a 1 : 20.000: con metodo celerimetrico 39 con metodo fotogrammetrico classico 2 con stereofotogrammetria terrestre 17 con aereofotogrammetria 4
Cinque ghiacciai sono stati rilevati due volte, uno è stato rilevato quattro volte.
Per quanto riguarda i ghiacciai extraeuropei rilevati da spedizioni italiane abbiamo al nostro attivo: 1909 - Rilievo in scala 1:100.000 con apparecchiature Paganini dei ghiacciai Baltoro e Godwin
Austin (Spedizione Duca degli Abruzzi). 1299 - Rilievo stereofotogrammetrico terrestre dell'alto Baltoro e del K 2. Tre carte in scala 1 : 75.000, una carta in scala 1:25.000 (Spedizione Duca di Spoleto). 1954 - Rilievo stereofotogrammetrico terrestre del K2 in scala 1:12.500 (Spedizione del CAI, diretta dal Prof. Desio). RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI [1] FORBES - Travels trought the Alps. London, 1842, {2} AGASSIZ L. - Nouvelles études et expériences sur les glaciers actuels. Edition Masson, Paris 1874. [3] PAGANINI P. - Fotozrammetria. Ed. Hoepli, Milano 1901. [4] FINSTERWALDER R. - Photogrammetrv and Glacier Research with special Reference to
Glacier retreat in the Eastern Alps. Journal of Glaciology, n. 15 - 1954. [5] PORRO F. - Ricerche preliminari sopra i ghiacci italiani del Monte Bianco (Campagna del 1897). Bollettino Soc. Geogr. It., n. 11 - 1902. [6] PORRO F. - Il rilievo fotogrammetrico del Ghiacciaio del Miage. Bollettino del Comitato Glaciologico Italiano, n. 1 - Ia serie - 1913, [7] LESCA C. - Il rilievo stereofotogrammetrico del Ghiacciaio di Valtournanche, B.C.G.I., n. 6 - IIa serie - 1955, [8] LESCA C. - PERETTI L. - Rilievi stereofotogrammetrici in Valnontey. B.C.G.I., n. 7 - I_a serie - 1956. [19] CUNIETTI M. - MARAZIO A. - Rilievo fotogrammetrico della lingua terminale del Ghiacciaio del Lys eseguito nell’agosto 1953. B.C.G.I. - n. 6 - Ha serie, 1955. [10] HOLDSWORTH G. - Primary Transverse Crevasses. Journal of Glaciology, n. 52 - 1969. [11] ASTORI B. - TOGLIATTI G. - Il rilievo aerofotogrammetrico del Ghiacciaio di Pian di Neve. B.C.G.I., n, li - 1962. 112] KASSER P. - ROETHLISBERGER H. - Some Problems of Glacier Mapping experienced with the 1:10.000 Map of the Aletsch Glacier. Canadian Journal of Earth Sciences - Giugno 1966. [13] EWING K.J. - M.G. MARCUS - Cartographie Representation and Symbolisation in Glacier Mapping. Canadian Journal of Earth Sciences - Giugno 1966. [14] BLACHUT T.J. - MULLER F. - Some fundamental Considerations on Glacier Mapping. Canadian Journal of Earth Sciences - Giugno 1966. [151 PATERSON W.S.B. - Test of contour accuracy on a photogrammetric Map of Athabasca Glacier. Canadian Journal of Earth Sciences - Giugno 1966. [16] OSTREM G. - Surface coloring of Glaciers for Air Photography. Canadian Journal of Earth Sciences - Giugno 1966.