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27/10/2005

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NOZIONI DI CARTOGRAFIA

Tradizionale e NumericaDott.Dott. Alessandro SantucciAlessandro Santucci

ANNO ACCADEMICO 2005/06ANNO ACCADEMICO 2005/06Università di Pisa – Dipartimento di Ingegneria Civile

LA CARTOGRAFIAI tipi di carteLa scala cartografica

CARTOGRAFIA IGMI contenuti

CARTA TECNICA REGIONALEModalità di costruzioneIl contenuto cartografico

LA CARTOGRAFIA DIGITALELA CTR NUMERICA

TEMI DEL CORSO

________________________________________Anno Accademico 2005/06 – Dott. A. Santucci22

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________________________________________Anno Accademico 2005/06 – Dott. A. Santucci

LA CARTOGRAFIA

Semplifica le realtà e la restituisce mediante un disegno attraverso la geometrizzazione delle sue forme (primitive geometriche)Può essere classificata:

IN FUNZIONE DELLA TECNICA:CARTA DISEGNATACARTA DISEGNATA: Restituzione mediante un disegno (planimetria) degli elementi rilevati a terra attraverso strumenti topografici o derivanti da fotografie aeree, integrazione con altimetria (punti quotati e curve di livello)FOTOCARTAFOTOCARTA: ricavata da fotografie aeree proiettando su un piano orizzontale le foto e mantenendo le proprietà prospettiche

LA CARTA DISEGNATA CONSENTE LA MISURAZIONE PRECISA DEGLI ELEMENTI (PLANIMETRICI E ALTIMETRICI) MENTRE LA FOTOCARTA NO

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LA CARTOGRAFIAOrtoFotocartaOrtoFotocarta (a colori):(a colori): Carta disegnata + Ortofoto

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LA CARTOGRAFIA

Può essere classificata:IN FUNZIONE DELLA SCALASCALA DI RAPPRESENTAZIONE

(rapporto di riduzione ovvero unità di carta/dimensione reale di un oggetto)

GRANDE SCALA 1:500, 1:1.000, 1:2.000MEDIA SCALA 1:5.000, 1:10.000PICCOLA SCALA 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000……

La scala di una carta è tanto più piccola quanto più piccole sono, rispetto alla realtà, le dimensioni di ciò che rappresentaLA SCALA SCELTA DEVE CONSENTIRE DI RAPPRESENTARE ADEGUATAMENTE I FENOMENI ALLO STUDIO

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LA CARTOGRAFIA

Esempi di SCALASCALA della cartografia

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LA CARTOGRAFIA

Passaggi di SCALASCALA

1:100.0001:100.000

1:50.0001:50.000

1:25.0001:25.000

1:10.0001:10.000

1:5.0001:5.000

1:2.0001:2.000

x2x2

x2x2

x2x2

x2,5x2,5

:2:2

:2:2

:2:2

:2,5:2,5

x2,5x2,5:2,5:2,5

Produzione IGM Produzione CTRProduzione IGM Produzione CTR

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LA CARTOGRAFIACARTE COSTRUITE

Costruite nella scala in cui si presentanoCARTE DERIVATE

Ricavate per riduzione da una scala più grandeLE CARTE DERIVATE SONO SEMPRE RICAVATE PER RIDUZIONE DI UNA SCALA PIÙ GRANDE (mai il contrario):

infattiinfattiINGRANDENDO per esempio UNA CARTA 1:10.000 FINO A 1:5.000 NON AUMENTANO LE INFORMAZIONI DISPONIBILI (dettagli)

d'altra parted'altra parteSE LA RIDUZIONE È TROPPO SPINTA, SI RISCHIA DI PERDERE INFORMAZIONI, IN QUESTO CASO E' PREFERIBILE RIDISEGNARE LA CARTA

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CARTOGRAFIA DI BASE PER GLI STUDITERRITORIALI ED URBANISTICI

FUNZIONI:Fornire informazioni di tipo qualitativo (esistenza, dimensione e forma degli elementi del sistema rappresentato)Fornire informazioni di tipo metrico (distanza topografica e differenza di quota)Fornire la base cartografica per le CARTE TEMATICHECostituire la base su cui riportare analisi e progetti urbanistici

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CARTOGRAFIA DI BASE PER GLI STUDITERRITORIALI ED URBANISTICI

LE PRINCIPALI CARTE USATE IN URBANISTICA

CARTOGRAFIA IGM (Istituto Geografico Militare)

CARTA TECNICA REGIONALE (CTR)

CARTOGRAFIA TEMATICA

CARTE CATASTALI

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CARTOGRAFIA IGM

ASSICURA LA COPERTURA DI TUTTO IL TERRITORIO NAZIONALE con la CARTA D'ITALIA scala 1:100.000 (ultimata 1921)Successivamente copertura in scala 1:25.000 (50 anni per la stesura)Si compone di:

FOGLI FOGLI ((277) in scala 1:100.000QUADRANTIQUADRANTI in scala 1:50.000TAVOLETTETAVOLETTE in scala 1:25.000

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CARTOGRAFIA IGM

Foglio 50.000 – Tavolette 25.000

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CARTOGRAFIA IGM

CONTENUTI PRINCIPALI:SISTEMA NATURALEOROGRAFIA (curve di livello, cime, valli, ecc.)IDROGRAFIA (fiumi e fossi, laghi e mari)COSTEVEGETAZIONE SPONTANEASISTEMA ANTROPICO

InsediamentiViabilitàInfrastrutture tecnologicheUsi agricoliLimiti amministrativi

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CARTOGRAFIA IGMQUADRO DI UNIONE QUADRANTI IGM 1:50.000(Regione Toscana)

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CARTA TECNICA REGIONALE

CARTE in SCALA 1:10.000CARTE in SCALA 1:10.000

Nasce dall'esigenza di disporre di informazioni aggiornate ad una scala intermedia per l'uso proprio dell'urbanistica e della pianificazione.

È REALIZZATA DALLE REGIONI (regionale)

È SPECIFICA PER I TECNICI DELLE AMMINISTRAZIONI (da qui il termine tecnica)

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CARTOGRAFIA CTR

Come si costruisce una carta tecnicacarta tecnica

Le informazioni metriche necessarie per la costruzione di una carta con metodo aereofotogrammetrico provengono da due fonti:

FotografieFotografie del terreno prese da un aereo

Operazioni topograficheOperazioni topografiche che si svolgono sul terreno

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CARTOGRAFIA CTR

Operazioni topograficheIl lavoro topografico provvede a determinare una rete di punti di inquadramentoinquadramento, ovvero una rete di punti che rappresenta la struttura portante del rilievo

Fotografie del terreno prese da un aereoProducono un rilievo di dettagliorilievo di dettaglio o rilievo dei rilievo dei particolariparticolari

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CARTOGRAFIA CTR

Il volo fotogrammetrico

La camera da presa è disposta su un aereo

L’avanzamento della pellicola fra lo scatto di una foto e l’altra avviene automaticamente

L’intervallo di tempo tra due scatti è tale che ogni punto del terreno viene fotografato su almeno due fotogrammi consecutivi e che si ottenga una sovrapposizione del 60% delle zone fotografate

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CARTOGRAFIA CTR

La scalascala del fotogrammaLa scala media 1/nf di ogni fotogramma scattato da una quota relativa H è:

1/1/nnff = p/H= p/Hdove pp è la distanza principale della camera

(distanza focale); le camere comunemente usate e che forniscono i migliori risultati hanno una distanza focale intorno a 150mm

HH è l’altezza media del voloEs.: Scala 1:10.000 Hmedia = 3000m

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CARTOGRAFIA CTR

Fotogramma VS Carta disegnataLa scala media del fotogramma è in diretta relazione con la scala della carta che si vuole costruirePer costruire una carta alla scala 1:10.000 occorre avere una scala media del fotogramma di 1:20.000Formula empirica: nf = K (nc)1/2

nf = scala fotogrammanc = scala cartaK = 200-250

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CARTOGRAFIA CTRPrecisione globale della cartacarta

L’errore massimo (tolleranza) tp da cui può essere affetta la posizione planimetrica di un punto ben individuato graficamente e che rappresenta un dettaglio del terreno è fissato in 0,4 mmTale errore risulta dalla composizione quadratica di due errori massimi

tr = 0,3 mm (errore dovuto alle operazioni di rilievo)td = 0,26 mm (errore dovuto al disegno)

PER CUIttpp = (0,3= (0,322 + 0,26+ 0,2622))1/21/2

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CARTOGRAFIA CTR

La squadratura dei fogli

La squadratura dei fogli alla scala 1:10.000 è

sottomultipla della carta in scala 1:50.000 che, a

sua volta è sottomultipla della Carta Internazionale

al Milionesimo

Ogni foglio al 10.000 è denominato SEZIONESEZIONE

Le dimensioni del campo cartografico sono pari a

5’5’ in longitudine e 3’3’ in latitudine

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CARTOGRAFIA CTR

La designazione dei fogli

Ciascuna sezione è designata da un numero di 6

cifre del tipo xxxyyzxxxyyz delle quali:

Le prime tre (xxx, da 001 a 652) indicano il foglio al

50.000

La quarta e la quinta (yy, da 01 a 16) designano la

sezione nell’interno del 50.000

La sesta (z) è sempre zero (viene lasciata per gli

ELEMENTI al 5.000)

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CARTOGRAFIA CTR

FOGLI 50.000 – SEZIONI 10.000

273273273010 273020 273030 273040

273050 273060 273070 273080

273090 273100 273110 273120

273130 273140 273150 273160

010010

FOGLIOFOGLIO

SEZIONESEZIONE

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CARTOGRAFIA CTR

Tavolette 25.000 – Sezioni 10.000

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CARTOGRAFIA CTRSezioni 1:10.000 – Elementi 1:5.000

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CARTOGRAFIA CTR

Il contenuto cartografico: generalitàSolo nelle carte topografico a piccolo o piccolissimo denominatore i segni possono essere sempre proporzionati alla grandezza reale dei particolari che rappresentano

Quando la scala della carta diminuisce (minor dettaglio) alcuni particolari avrebbero dimensioni così ridotte da non potersi distinguere

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CARTOGRAFIA CTR

NASCE LA NECESSITÀ DI RICORRERE A SEGNI CONVENZIONALI (O IMITATIVI)SEGNI CONVENZIONALI (O IMITATIVI) DI

DIMENSIONI DETERMINATE

Nell’uso dei segni convenzionali viene mantenuta inalterata la posizione dei particolari più importanti e più appariscenti e viene eventualmente adattata, con adeguati spostamenti, quella dei particolari secondari adiacenti

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CARTOGRAFIA CTR

I contenuti delle carte: le ferroviele ferrovieSono riportate su carta le seguenti tipologie di ferrovie

a scartamento ordinarioa scartamento ridottoa trazione elettrica

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CARTOGRAFIA CTRI contenuti delle carte: la viabilitàla viabilità

La classificazione delle strade è fatta tenendo conto della sola larghezza (L)Le autostrade vengono indicate con apposito segnoAltre strade

Principale (L > 7m; se L > 10m scala)Secondaria (L da 3,5 a 7m)Carrozzabile (L da 2,5 a 3,5m)Carreggiabile (L > 2,5 e con fondo “adatto”)Campestre Mulattiera Sentiero

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CARTOGRAFIA CTRI contenuti delle carte: l’edificato l’edificato (a fondo pieno)

Edifici, costruzioni speciali• Edifici di abitazione• Edifici religiosi e culturali• Cimiteri, monumenti

Edifici sociali ed amministrativi• Ospedali, farmacie• Alberghi, ostelli• Uffici postali e telegrafici• Tribunali, preture, municipi, stazioni di polizia

Edifici e costruzioni per trasporti• Stazioni ferroviarie

Costruzioni industriali• Stabilimenti, serbatoi per raffinerie, oleodotti, metanodotti• Miniere

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CARTOGRAFIA CTR

I contenuti delle carte: l’edificato l’edificato (a fondo pieno)Edifici e costruzioni per l’energia

• Stazioni e cabine di trasformazione

• Linee ad alta tensione, centrali idroelettriche

Impianti sportivi• Piscine, tiri a segno

Edifici agro-forestali• Capannoni, silos, mulini, segherie

Elementi divisori• Muri

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CARTOGRAFIA CTR

I contenuti delle carte: le acque e le coste marinele acque e le coste marineAcque correntiAcque ferme

Laghi, paludiRisaie, saline

CanaliCostruzioni di distribuzione idricaSbarramentiCoste marine

Costa del mare: linea continuaCosta di laguna: linea tratteggiata

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CARTOGRAFIA CTR

I contenuti delle carte: la vegetazionela vegetazioneBoschi

Il limite di bosco è usato solo quando le piante terminali costituiscono una linea ben definita ed appariscente

Aree coltivateIl limite di colture si usa per segnare le netta separazione di appezzamenti permanenti destinati a colture diverse o per indicare linee permanenti e ben appariscenti

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CARTOGRAFIA CTR

I contenuti delle carte: le curve di livellole curve di livelloDa non tracciarenon tracciare in terreni uniformemente pianeggianti con pendenza < 1%Si distinguono in:

Direttrici - linea marcata continua (eq. 50 m)Intermedie (o ordinarie) – linea continua sottileAusiliarie – linea a piccoli tratti sottili

• Le curve ausiliari si tracciano quando non sia possibile esprimere tutte le irregolarità del terreno (es. cocuzzoli) oppure quando la pendenza è molto dolce (tra 1% e 5%)

L’equidistanza delle curve intermedie è pari a 1/10001/1000 del denominatore della carta

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CARTOGRAFIA CTR

I contenuti delle carte: i limiti amministrativii limiti amministrativi

Limite di Stato

È segnato in continuità per tutto il suo sviluppo

Limiti di Regione, Provincia e Comune

Se seguono l’andamento di una linea rappresentata

nel rilievo (es. strada, fosso, muro), sono segnati

adiacenti a tale linea e ad intervalli per gruppi di 12-

15 punti o crocette o lineette

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CARTOGRAFIA CTR

Scritture delle quote

Le quote si scrivono dove rendono più evidente la

comprensione delle forme

Ad esempio una quota ai piedi di una balza è

meglio scritta verso il pendio, mentre al ciglio di un

ripiano è meglio scritta verso monte

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CARTOGRAFIA CTR

Quadro di unione 1:50.000(Regione Toscana)

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CARTOGRAFIA CTRSezioni CTR 1:10.000(Regione Toscana – Prov. GR)

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CARTOGRAFIA DIGITALE

Dalla CARTA al DATABASE GEOGRAFICODATABASE GEOGRAFICO

L’avvento dei DB geograficiDB geografici basati su tecnologie

informatiche ha determinato un vero sconvolgimento nella

prassi consolidata dell’attività cartografica

Il nuovo supporto DIGITALEDIGITALE, che ha sostituito quello

tradizionale, la CARTACARTA, ha imposto di rivedere il modello

di percezione e di rappresentazione della realtà, dovendo

essere questo compatibile con la realtà

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Le FORMEFORME di rappresentazioneVECTORVECTOR

Utilizza le primitive geometriche punto, linea e poligono per rappresentare forma e posizione dell’oggetto

RASTERRASTERUtilizza la primitiva geometrica PIXEL (Picture Element) definita come minima unità di informazione all’interno di una griglia di elementi rappresentanti una carta, un’immagine o la distribuzione di un fenomeno

Il VECTOR ed il RASTER hanno diretta corrispondenza, nella cartografia tradizionale (analogica), rispettivamente con CARTA e ORTOFOTOCARTA

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Le componenti dei DATI digitaliDATI digitali

Componente GEOMETRICAGEOMETRICA

Descrive con l’accuratezza definita la forma dell’oggetto

Componente di ATTRIBUZIONEATTRIBUZIONE

Attraverso la quale vengono descritte le caratteristiche

dell’oggetto

Componente di RELAZIONERELAZIONE

Lega gli oggetti con quelli limitrofi

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La componente GEOMETRICAGEOMETRICA

La componente geometrica esprime la forma dell’oggetto

da rappresentare ed utilizza le primitive geometriche

PUNTO (dimensione 0; coppia di coordinate)

LINEA (dimensione 1; stringa di coppie di coordinate)

AREA (dimensione 2; delimitata da più linee)

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La componente QUALIFICAZIONE (oQUALIFICAZIONE (o ATTRIBTO)ATTRIBTO)

Tale componente viene generalmente espressa tramite

un database alfanumerico associato, così che ogni record

di primitiva geometrica è correlato ad un record tramite un

puntatore

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La componente di RELAZIONERELAZIONE

Nei DB geografici la componente di mutua relazione fra

gli oggetti viene espressa tramite la topologiatopologia

La topologia applicata alle informazioni geografiche

esprime il modo con cui gli oggetti geografici si

connettono tra loro ed i loro mutui rapporti spaziali,

utilizzando le relazioni di adiacenza, appartenenza e

connessione

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I DOMINIDOMINI (o STRATI INFORMATIVISTRATI INFORMATIVI)

Sono una forma di aggregazione di oggetti in relazione a tipologia o funzione

Per i DB dell’IGM al 25.000 e al 250.000 sono stati definiti i seguenti domini

1 - limiti 2 - qualità

3 – trasporti 4 - idrografia

5 – vegetazione 6 – industrie

7 – altimetria 8 - morfologia

9 – servizi 10 - insediamenti

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Gli STRATI INFORMATIVISTRATI INFORMATIVI della CTR al 10.000CTR al 10.000

01 – Rete stradale 02 – Edificato

03 – Idrografia 04 – Enfrastrutture

05 – Elementi divisori 06 – Forme terrestri

07 – Vegetazione 08 – Orografia

09 – Limiti amministrativi 10 – Toponomastica

All'interno di ogni strato informativo gli oggetti sono classificati per

famiglie con codici univoci, le cui prime due cifre indicano il layer di

appartenenza (es. 0301=fiume, 0304=lago, 0305=costa,

0312=fonte, 0313=pozzo...)

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CARTOGRAFIA DIGITALEOrganizzazione e struttura degli STRATI INFORMATIVISTRATI INFORMATIVI

Elementi arealiAo - isolatoAu – aree urbanizzateEa – elementi areali (es. singoli edifici)Ad – aree idricheAc – limiti amministrativi

Elementi lineariEl – elementi lineari Af - ferrovieCu – curve di livelloAi – archi idriciAv - archi viari

Elementi puntualiUp – urbanizzato puntualePq – punti quotatiPn – vertici trigonometrici (IGM e Regionale)Ep – elementi puntuali (es. alberi)

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CARTOGRAFIA CTR NUMERICACarta Numerica 1:10.000

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La forma MATRIXMATRIX

Ha le medesime caratteristiche del raster ma i valori

contenuti non sono di tipo radiometrico bensì valori

misurati o calcolati con riferimento ad un certo fenomeno

geografico

Tipico uso del matrixmatrix è quello del modello numerico del

terreno, delle mappe di pendenze o di copertura del suolo

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CARTOGRAFIA DIGITALEI dati in forma MATRIXMATRIX si possono ottenere in vario modo

Da database vettorialiSovrapposizione ad un dato vettoriale di una griglia regolare

Da classificazione di immagini multispettrali da aereo o satelliteDa calcolo

attraverso algoritmi di interpolazione spazialeDa misurazione diretta di un certo fenomeno (con GPS)

Nella forma MATRIX, per esprimere più attributi per una stessa superficie occorre disporre di più matrici idealmente sovrapposte (una matrice per ogni classe di attributo)

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IL PROCESSO DI COSTRUZIONE DELLA CARTOGRAFIA

Realtà Mappe Databases Satellite data Foto Aeree Immagini Dati cartacei

Soft data

Key inKey inProcessoProcessoDigitalizzazioneDigitalizzazione

CombineCombine

IntegrazioneIntegrazione

Database integratoDatabase integrato

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CARTA dell’USO DEL SUOLO (es. CoRiNE)

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CARTE TEMATICHE – L’USO DEL SUOLO



Progetto CORINE (COoRdination of the INformation on the Enviroment)

Varato dalla Commissione Europea nel 1985 e terminato nel 1992 per costruire una base cartografica unica a supporto di progetti riguardanti l’ambiente

Scala cartografica 1:100.000

Interpretazione di immagini satellitari (satellite LANDSAT, sensore TM)

Legenda di tipo gerarchico (3 livelli): progressivo aumento del dettaglio delle informazioni

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Progetto CORINE (COoRdination of the INformationon the Enviroment)

Legenda su 3 livelli gerarchiciI Livello – 5 classiII Livello – 15 classiIII Livello – 44 classi

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1212 111111

112112

121121

dettagliodettaglio

I LIVELLO II LIVELLO III LIVELLOI LIVELLO II LIVELLO III LIVELLO

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Progetto CORINE (COoRdination of the INformation on the Enviroment)

Immagine LandSat TMdella Toscana in falsicolori (FCC 432) del1988 (estate)

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