Per la progettazione di un impianto irriguo aziendale è necessario disporre di una adeguata cartografia di base che evidenzi con dettaglio l’altimetria delle superfici da irrigare, infatti, scelta la tipologia di impianto (aspersione, microirrigazione) e il modello di apparecchi erogatori da utilizzare, occorre procedere al tracciamento e al successivo dimensionamento idraulico della rete, che non può prescindere dalla conoscenza della morfologia del terreno.

La rappresentazione plano-altimetrica del territorio, può essere effettuata attraverso un rilievo topografico di dettaglio, che tradizionalmente può essere condotto attraverso l’utilizzo di strumenti quali il GPS topografico o i distanziometri. È risaputo, però, che l’utilizzazione di rilievo di dettaglio è particolarmente oneroso in termini di tempo e di costo. In tali casi molto spesso, si fa riferimento alla cartografia tecnica in scala 1:10000 che, però, risulta contenere pochi particolari per le finalità del caso, o alla più dettagliata cartografia in scala 1:2000, la cui disponibilità è purtroppo ancora limitata alle sole aree urbane.

Generalmente le carte assumono denominazioni specifiche in funzione della scala adottata; solitamente si distinguono:

• carte geografiche per scale da 1:1.000.000 in giù;
• carte corografiche per scale da 1:1.000.000 a 1:100.000;
• carte topografiche per scale comprese tra 1:100.000 e 1:10.000;
• cartografie tecniche distinte in carte a media scala (da 1:10.000 ad 1:5.000), a grande scala (da 1:5.000 ad 1:1.000) o a grandissima scala (da 1:1.000 ad 1:500).

La precisione e il livello di ettaglio della carta sono direttamente correlate alla scala che si vuole ottenere; è chiaro che una scala grande necessita di una più elevata precisione rispetto a una scala molto piccola. Per indicare la precisione di una carta solitamente ci si riferisce a due coefficienti, detti mp (errore medio planimetrico) e ma (errore medio altimetrico). Tali coefficienti indicano gli errori medi nella posizione di un punto della carta ricavato da una copia stampata della stessa stampata su un supporto indeformabile.

In generale l’errore medio planimetrico viene stabilito in un valore compreso tra ±0,2 e ±0,5 mm, alla scala della carta; per esempio in una carta in scala 1:10.000 risulterebbe da ±2 a ±5m, mentre in una carta in scala1:2000 si avrebbe da ±0,4 a ±1m.

L’errore medio altimetrico, invece, viene fissato in un valore compreso tra ±0,02 e ±0,2 mm, alla scala della carta, per le quote numeriche scritte per esteso sulla carta rilevata in corrispondenza di particolari del terreno, mentre per le quote ricavate dalle curve di livello viene fissato un valore compreso tra ±0,1 e ±0,5 mm, sempre alla scala della carta; infatti alla scala di 1:10.000 si avrebbe da ±1 a ±5m, mentre alla scala di 1:2000 si otterrà da ±0,2 a ±1m.

Il rilievo plano-altimetrico di un terreno dove installare un impianto irriguo, Può essere realizzato anche attraverso il servizio di Google Earth. “Google Earth” è un software che genera immagini virtuali della Terra utilizzando immagini satellitari, fotografie aeree e dati topografici memorizzati in una piattaforma GIS (Geographical Information System).

“Google Earth” è anche un'applicazione grafica tridimensionale che permette di visualizzare fotografie aeree e satellitari della Terra con un dettaglio abbastanza elevato. Nelle principali città del pianeta il programma è in grado di mostrare immagini con una risoluzione inferiore al metro quadrato.

“Google Earth” può consentire la localizzazione di un punto attraverso coordinate geografiche, gli indirizzi o semplicemente esplorando le varie regioni del pianeta scorrendo sulle immagini del globo con il mouse. La maggior parte delle immagini satellitari delle grandi città sono disponibili in alta risoluzione, a tal punto da poter vedere nitidamente edifici, strade e persino le auto. Il livello di risoluzione dipende dall'importanza del luogo: se per le grandi metropoli la risoluzione è particolarmente elevata, per la maggior parte della crosta terrestre risulta essere di circa 15 metri. Con risoluzione si intende il livello di dettaglio massimo consentito da un punto di vista planimetrico.

“Google Earth” è riuscito ad ottenere attraverso lo Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), un modello digitale di elevazione su una scala quasi globale dai 56 °S ai 60 °N. Allo stato attuale la risoluzione dei dati a livello globale è di 3 secondi (circa 90 metri) mentre per il solo territorio degli Stati Uniti è di 1 secondo corrispondente a 30 metri. Tali dati consentono una ricostruzione accurata della maggior parte delle catene montuose mondiali.

Google ha anche iniziato da tempo iniziato una campagna di acquisti di cartografia (immagini satellitari e informazioni GIS) dai maggiori fornitori internazionali tra i quali Tele Atlas, U.S. Navy, Europe Technologies, DigitalGlobe e Cnes/Spot Image. I diversi provider hanno fornito materiale cartografico e fotografico per le diverse aree geografiche che coprono periodi diversi di realizzazione. Da maggio 2006 Google ha reso disponibile i dati riguardanti l'Italia, mettendo a disposizione servizi come la ricerca di indirizzi, di attività commerciali e di percorsi, che fino a poco tempo fa erano abilitati solo in Inghilterra e negli Stati Uniti.

Una ricerca effettuata nel 2009 presso il Dipartimento di Ingegneria e Tecnologie Agroforestali della facoltà di Agraria dell'Università di Palermo ha verificato l’utilizzabilità del serivizio di Google Earth per il rilievo plano-altimetrico di un'area di terreno.

Nel corso di tale ricerca è stato valutato il livello di precisione del rilievo che si può ottenere dal servizio di Google Earth rispetto alle cartografie tradizionali in scala 1:10000, 1: 2000 o con quelle ottenute attraverso il rilievo di dettaglio, che sono solitamente utilizzate dai tecnici durante la progettazione degli impianti irrigui.

Lo studio è stato condotto attraverso il confronto tra i valori delle quote e delle pendenze stimate a partire dal dato rilevato dal software Google Earth, rispetto a quelle determinabili con le cartografie disponibili o quelle generate dal rilievo di dettaglio.

Il confronto ha riguardato due aree ricadenti all’interno di due aziende agricole del territorio siciliano (azienda Licata e Rapitalà), i cui territori presentano una morfologia differente.

L’azienda Licata si trova nel comune di Bompensiere (CL), in contrada Fontanazza, a Nord-Ovest dal centro abitato ed è identificata, sulla cartografia IGM in scala 1:25.000 al F°267 II N.O. Montedoro (Fig 5.1). L’intera superficie aziendale è pari a circa 50 ha suddivisa in differenti comparti colturali. La morfologia del territorio è caratterizzata dall’alternarsi di aree pianeggianti e aree con pendenze che variano dal 5% al 25%, con quote che oscillano da 170 m s.l.m. (in prossimità del fiume Gallo D’Oro) a 284 m s.l.m. (sul piazzale antistante il centro aziendale).

L’azienda Rapitalà si trova nel comune di Camporeale (PA) ed è identificata sulla cartografia IGM in scala 1:25.000 ai Fogli 258 IV NW-NE-SW-SE Camporeale (Fig 5.2). L’intera superficie aziendale è di circa 175 ha di cui 105 coltivati a vigneto; la morfologia del territorio è per lo più collinare, con quote che variano tra i 300 e i 600 m s.l.m e pendenze medie di circa il 10%.

METODOLOGIA UTILIZZATA

Per rilevare le caratteristiche morfologiche delle due aziende si è proceduto innanzitutto ad effettuare due rilievi topografici di dettaglio, in scala 1:2000, con l’ausilio di un distanziometro ad onde NIKON DTM 310, per mezzo del quale sono state rilevate le coordinate plano-altimetriche dei punti delle superfici aziendali (50 ha per l’azienda Licata e 12 ha per l’azienda Rapitalà). Riguardo all’azienda Licata, si è dapprima individuata e rilevata la poligonale di appoggio costituita complessivamente da 10 vertici, di cui 5 costituenti una poligonale chiusa e gli altri 5 appoggiati sulla stessa, che è stata riferita ad un sistema di riferimento locale. Per l’azienda Rapitalà, invece, si è rilevata una poligonale chiusa costituita da 3 vertici, che sono stati pure riferiti ad un sistema di riferimento locale. In entrambi i casi i lati e gli angoli della poligonale sono stati rilevati più volte al fine di migliorare la precisione delle misure sia lineari che angolari. La poligonale è stata quindi compensata sia dal punto di vista angolare (in modo da rispettare la condizione geometrica secondo la quale la somma degli angoli interni deve risultare pari al valore teorico [(n-2) × 200c], dove n è il numero degli angoli della poligonale), sia dal punto di vista lineare (in modo che le coordinate planimetriche del primo punto e dell’ultimo vertice risultassero coincidenti). Le coordinate planimetriche sono state successivamente riferite anche al sistema UTM della cartografia nazionale.

Dopo aver proceduto alla compensazione planimetrica della poligonale, è stata effettuata la compensazione altimetrica, avendo preventivamente verificato che l’errore di chiusura altimetrico “T∆” risultasse inferiore al limite di tolleranza altimetrico. Rilevata la poligonale di appoggio e calcolate le coordinate plano-altimetriche, si è quindi proceduto al rilievo di dettaglio della superficie aziendale.

Le figure 1 e 2 riportano rispettivamente per l’azienda Licata e Rapitalà la posizione planimetrica dei vertici della poligonale di appoggio, nonché dei punti rilevati all’interno della superficie aziendale. Per effettuare le suddette rilevazioni sono risultati necessari circa 3 mesi di lavoro.

	Figura 1: Planimetria dei punti di rilievo topografico dell’azienda Licata scala 1:4.000	Figura 2: Planimetria dei punti di rilievo topografico dell’azienda Rapitalàscala 1:4.000

Dopo aver ottenuto i diversi dati plano-altimetrici riguardanti le due aziende agricole (rilievo topografico di dettaglio in scala 1:2000, cartografia tecnica regionale in scala1:10000 e rilievo ottenuto dal plug-in di Google Earth), si è proceduto al confronto tra i valori delle quote ricavati attraverso le diverse metodologie.

Considerato che tale confronto è reso possibile solo dall’esistenza di un sistema di riferimento unico e condiviso, è stato necessario convertire le coordinate delle CTR (Cartografia TEcnica Regionale) (riferite al sistema nazionale Gauss Boaga) e quelle dei rilievi di dettaglio (riferite al sistema europeo UTM-ED50) nel sistema di coordinate UTM-WGS84 utilizzato da Google Earth. Tale conversione di coordinate è stata realizzata attraverso l’utilizzo del software informatico “TRASPUNTO”, il cui algoritmo si basa su un sistema di equazioni lineari:

NGauss-Boaga = a NUTM + b EUTM + c (eq. 1)

EGauss-Boaga = d NUTM + e EUTM + f (eq. 2)

essendo a, b, c, d, e ed f dei coefficienti dipendenti dalle zone di appartenenza dei punti.

Ottenute tutte le coordinate riferite ad un unico sistema di riferimento, si è proceduto, attraverso il software ArcView®, alla sovrapposizione dell’immagine 2D ottenuta da “Google Earth” con la cartografia in scala 1:10.000 e con i punti del rilievo topografico, al fine di verificare le differenze nelle quote e nelle pendenze calcolate con i diversi metodi e valutarne la loro entità. Alla sovrapposizione delle immagini hanno fatto seguito nell'ordine le seguenti fasi:

Fase 1: Digitalizzazione e trasformazione delle curve di livello della cartografia in scala 1:10.000 in punti e successiva interpolazione, allo scopo di ottenere un file DEM_CTR (DEM della Cartografia Tecnica regionale);

Fase 2: interpolazione dei punti del rilievo di dettaglio per ottenere il file DEM_RT (DEM del Rilievo di Dettaglio);

Fase 3: Creazione del file DEM_GE (DEM del servizio di Google Earth);

Fase 4: Creazione di due griglie di punti che coprono l’intera estensione delle aziende agricole oggetto di studio al fine di confrontare le quote rilevate dai DEM_CTR con quelle ottenute dai DEM_GE;

Fase 5: Suddivisione delle aree aziendali in superfici di minore dimensione e tracciamento all’interno di esse di sezioni sulle quali effettuare il confronto tra i DEM ottenuti (DEM_CTR, DEM_GE, DEM_RT).

I grafici di seguito riportati (Fig. 3 e Fig. 4) mostrano, per le 2 aree in esame, il confronto tra le quote del terreno ottenute con il servizio di Google Earth e la cartografia tecnica regionale 1:10.000:

	Figura 3: Confronto tra le quote DEMCTR e DEMGE dell’azienda Licata	Figura 4: Confronto tra le quote DEMCTR e DEMGE dell’azienda Rapitalà

Da un primo confronto effettuato tra le quote ricavate da Google Earth e quelle ottenute utilizzando la cartografia (CTR) relativamente all’azienda Licata e all'azienda Rapitalà si evidenzia come per ciascun punto i valori delle quote ottenuti utilizzando le due procedure risultano molto prossimi tra loro.

Le figure successive (Fig. 5 e Fig. 6) mostrano per i diversi punti esaminati l’errore relativo alla misura delle quote:

	Figura 5: Errore connesso al valore delle quote stimate mediante Google Earth dell’azienda Licata	Figura 6: Errore connesso al valore delle quote stimate mediante Google Earth dell’azienda Rapitalà

Come si vede dall’osservazione della figura 5 le differenze tra le quote dei punti ottenute utilizzando il plug-in di Google Earth e le corrispondenti ottenute sulla base della CTR, nell’86% dei casi risultano inferiori a ±5m, che rappresenta l’errore insito nella determinazione delle quote del terreno su una carta 1:10.000. Inoltre, considerando che l’utilizzo del DEM ottenuto dal plug-in di GE, comporta un errore medio assoluto nella determinazione delle quote pari a 2,5m, è evidente come nel caso in esame l’utilizzo di tale strumento per l’individuazione di un DEM conduce a risultati abbastanza affidabili.

Come si può osservare inoltre dalla figura 6, le differenze tra le quote dei punti ottenute utilizzando il plug-in di Google Earth e le corrispondenti ottenute sulla base della CTR, nel 95% dei casi sono risultate, anche in questo caso, inferiori a ±5m. Inoltre nel caso esaminato l’errore medio assoluto nella determinazione delle quote è risultato pari a 2,3m, e pertanto anche in questo caso i risultati dell’utilizzo di tale strumento di analisi altimetrica del territorio risultano abbastanza affidabili.

I risultati ottenuti indicano pertanto l’attendibilità del DEM ottenuto attraverso il plug-in di Google Earth e la conseguente utilizzabilità delle quote dei punti del terreno negli studi che necessitano cartografia a media scala (1:10.000), quali ad esempio quelli finalizzati alla progettazione di impianti irrigui collettivi.

Nelle figure di seguito riportate (Fig. 7 e Fig. 8) sono mostrate a titolo di esempio i profili altimetrici in alcune sezioni estratte dalle due aree.

	Figura 7: Andamento altimetrico del terreno lungo la sezione A	Figura 8: Andamento altimetrico del terreno lungo la sezione B

L’esame delle figure evidenzia che in generale i profili altimetrici del terreno ottenuti utilizzando tutte e tre le procedure risultano molto prossimi tra loro, riuscendo in generale ad interpretare l’effettiva morfologia del terreno. solo in alcuni tratti, dove il profilo altimetrico è più accidentato si rilevano maggiori differenze tra le quote ricavate dal rilievo topografico e quelle rilevate dal servizio di Google Earth.

Dalle comparazioni fatte con i dati del rilievo di dettaglio è emerso che l’uso del DEM_CTR ha in generale una precisione maggiore rispetto a quello ottenuto mediante Google Earth. Inoltre si è avuto modo di constatare, per i profili esaminati, come la media delle differenze tra le quote rilevate dal rilievo di dettaglio e quelle rilevate dalla cartografia è pari a 1,30 m, con una deviazione standard di 1,03 m e un valore massimo di 6,8 m; mentre la media delle differenze tra le quote rilevate dal rilievo di dettaglio e quelle rilevate da Google Earth è pari a 1,82 m, con una deviazione standard di 1,26 m e un valore massimo di 7,46 m.

• I risultati ottenuti hanno evidenziato come l’errore medio altimetrico sulle quote ottenute dal DEMGE è risultato pari a circa 2,5m, inferiore a quello connesso all’uso delle cartografie tradizionali che, con riferimento ad una scala 1:10.000 vale ± 5m. Tale circostanza induce ad affermare la validità del plug-in utilizzato, per la realizzazione del supporto cartografico, dal software Google Earth, attraverso il quale è possibile, in tempo reale e nelle zone nelle quali non si dispone di un supporto cartografico tradizionale, ottenere una attendibile rappresentazione altimetrica del terreno.

• Il lavoro condotto ha permesso di constatare come, nel confronto con il rilievo di dettaglio, la cartografia tecnica risulti quasi sempre più accurata rispetto a Google Earth, anche se è stato osservato che nel 63,7% dei casi i valori delle quote stimati attraverso il plug-in di Google Earth sono caratterizzati da errori medi pari a ± 3m, generalmente riferiti alle aree di confine delle aziende esaminate o in prossimità dei corsi d’acqua dove, notoriamente, i diversi modelli altimetrici del terreno risultano meno accurati.

• Anche l’analisi condotta sulle pendenze del terreno ha mostrato che, sebbene sono state riscontrate delle differenze dei valori ottenuti utilizzando le diverse metodologie di restituzione altimetrica, esiste un trend abbastanza evidente tra i valori di pendenza ottenuti con Google Earth con quelli ricavati attraverso l’uso della CTR o il rilievo topografico di dettaglio, per tutte le aree esaminate.