I principali sistemi di coordinate terrestri

La posizione di un punto sulla Terra può essere espresso attraverso un sistema di coordinate, cioè un sistema di riferimento che permette di individuare in modo preciso ogni punto sulla superficie terrestre. Solitamente questo viene fatto indicando tre valori: longitudine, latitudine e quota. L’uso di queste coordinate geografiche permette di effettuare un’esatta triangolazione per rappresentare un qualsiasi punto della Terra su carta. Immaginiamo di passeggiare nel bosco e voler comunicare la nostra posizione ad un amico: siamo sicuri che questa corrisponda effettivamente alla realtà?
Prima di rispondere a questa domanda, dobbiamo fare una prima premessa sulla forma della Terra e sui possibili sistemi di riferimento che possiamo utilizzare per rappresentarla.

La terra non è sferica

Il nostro pianeta non è perfettamente sferico: nella realtà ha una forma irregolare, con numerosi avvallamenti e creste. La geodesia (cioè la scienza che studia e modella la forma della Terra), chiama questa forma “geoide”, ossia un modello 3D che approssima al meglio la forma e le caratteristiche del nostro pianeta.

Quando rappresentiamo su carta la superficie terrestre, di fatto effettuiamo una trasformazione per rappresentare su due dimensioni un oggetto che in realtà ne ha tre. Per questo motivo, piuttosto che considerare il geoide (che complicherebbe le cose), torna utile approssimare la forma della Terra con un ellissoide di rotazione, ossia con una figura generata dalla rotazione di un'ellisse lievemente schiacciata ai poli.

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Ma questo cosa c’entra con le coordinate geografiche e la nostra passeggiata nel bosco? Occorre parlare una "lingua unica" per indicare una posizione sulla Terra e far si che questa sia compresa senza errori da ogni altro osservatore. Per questo bisogna considerare due aspetti fondamentali:

1. il sistema di riferimento (il cosiddetto datum) rispetto al quale le coordinate saranno indicate;
2. il sistema di coordinate in uso.

Il datum

Per poter approssimare al meglio la reale forma della Terra con l’ellissoide (quello in uso è quello di Hayford), occorre che questo sia opportunamente ruotato ed orientato in modo da riassumerne le caratteristiche geometriche principali. Immaginiamo quindi di partire da un punto del geoide e tracciare l’ellissoide in modo da renderlo tangente alla maggior parte dei suoi punti. Per la forma irregolare del geoide, non sarà proprio possibile “toccarne” tutti i punti, tuttavia, più siamo vicini al punto di partenza, più geoide ed ellissoide saranno coincidenti.

Questo è in altre parole il datum e per questo molti stati hanno il proprio (l’Italia, per esempio, ha il Roma 1940 stabilito a Monte Mario anche se non è il solo). Fortunatamente, non abbiamo bisogno di conoscere dettagliatamente questi aspetti per poterci svagare nella natura ma ricordiamo che, carte topografiche con datum diverso, indicheranno posizioni leggermente diverse a parità di coordinate: i due amici che sono a spasso nel bosco potrebbero quindi non incontrarsi esattamente nel rifugio se hanno carte con datum diversi!
Ad oggi, il datum più usato è WGS 84 (world geodetic system 1984), ormai adottato come standard nelle carte topografiche e nei GPS cartografici. Soprattutto in questi ultimi, si possono scegliere tra varie tipologie di datum per adattarsi a tutte le esigenze (soprattutto per usi professionali o militari).

I tipi di coordinate

Esistono vari modi per rappresentare una posizione geografica. Le coordinate possono essere espresse secondo varie modalità:

1. usando la notazione DMS (gradi, minuti e secondi);
2. usando la notazione decimale (una semplificazione della precedente);
3. UTM (Universal Trasverse Mercatore);
4. MGRS (Military Grid Reference System).

Per capire la differenza tra le varie tipologie prendiamo come esempio la posizione del Colosseo a Roma. Usiamo ad esempio Google Earth per posizionarci sul monumento. In basso a destra sono indicate le coordinate, espresse in gradi, minuti e secondi. Andando nelle impostazioni, si potrà scegliere la rappresentazione decimale e potremo osservare un modo differente in cui queste sono indicate.

Ecco i risultati:

1. nel sistema DMS sarà 41° 53’ 24’’ Nord, 012° 29’ 32’’ Est;
2. nel sistema decimale sarà 41° 53,426’ Nord, 012° 29,543’ Est.

Questi metodi però non sono così immediati per trasmettere rapidamente una posizione perché vanno ricavate attentamente sulla carta. Vediamo alcune alternative più rapide.

Sistema UTM

Il sistema di riferimento UTM (Universal Trasverse Mercatore) divide la Terra in “spicchi” detti fusi, ampi 6° e numerati da 1 a 60 e in 20 fasce orizzontali parallele all’equatore. Queste vengono indicate con lettere dalla C alla X, se escludiamo le vocali e non rappresentiamo i poli. L’intersezione tra fuso e fascia è detta zona, indicata con il numero del fuso e la lettera della fascia, un sistema simile alla battaglia navale. Le coordinate del Colosseo saranno: 33T Est: 291971 Nord: 4640674.

I numeri rappresentano rispettivamente la distanza in metri dal meridiano centrale della zona (indicato sulle carte compatibili con il sistema UTM) e la distanza in metri dall’equatore. Ci sono alcune convenzioni attuate per evitare valori negativi a seconda che ci si sposti verso est o verso ovest rispetto al meridiano della zona o nell’emisfero nord o sud rispetto all’equatore. Per convenzione, si adottano i seguenti valori:

• dall’equatore verso nord si parte da 0 mentre dall’equatore verso sud di decresce a partire dal valore 10 000 000;
• il meridiano centrale di zona vale 500 000 per cui si decresce verso ovest e si aumenta verso Est.

Sistema MGRS

L’MGRS, è un metodo speditivo usato sia nella topografia militare che in ambito amatoriale e ricreativo. Questo sistema semplifica ulteriormente l’UTM dividendone le zone in quadrati di 100 km di lato ed assegnando loro un nome con una coppia di lettere. Questo è ulteriormente suddiviso con un reticolato chilometrico numerato in modo crescente andando verso est del meridiano centrale del fuso e decrescente procedendo verso ovest. Il reticolato è visibile sulle carte topografiche compatibili con questo sistema di coordinate. Con l’ausilio di un di un coordinatometro, ossia uno strumento a scala graduata (in relazione alla scala della carta) necessario a determinare le distanze dai reticoli della carta, si può indicare la posizione di un punto mediante una coppia di numeri. Questi numeri rappresentano le distanze in longitudine e latitudine dal reticolato chilometrico.

Consideriamo ancora il Colosseo, dovremo quindi:

1. individuare il quadrato chilometrico di Roma (33 T TG);
2. individuare la distanza dall’incrocio tra il meridiano e il parallelo del reticolato presenti sulla carta;
3. leggere i valori sul coordinatometro.

Il Colosseo sarà in: 33T TG 91972 40674.