14 luglio 2010

Georeferenziare mappe catastali

Mappa di impianto catastale raster

La scorsa settimana sono stato a Cuneo, ospite del Collegio dei Geometri, per presentare la soluzione ad una esigenza molto importante in alcune province italiane.
Si tratta della georeferenziazione delle mappe d'impianto catastale (gli originali dei fogli catastali, per intenderci), che purtroppo in quella ed in altre province sono disponibili solo in formato raster (Tif o Jpg), a 300 dpi a colori. Ringrazio caldamente il geometra Carlo Cane per il prezioso contributo.

La cartografia catastale è l'unica cartografia italiana disponibile a grande scala (1:1.000, 1:2.000) relativa a tutto il territorio nazionale, ed ha un ruolo molto importante nella pianificazione urbanistica e nei sistemi cartografici e GIS.

Purtroppo però la sua digitalizzazione è ancora in corso, da molti, (troppi!) anni, a cura dell'Agenzia del territorio. Provincia per provincia la situazione può essere molto differente: in alcuni casi le mappe catastali sono disponibili già in formato vettoriale, correttamente inquadrata nel sistema di coordinate nazionale (Gauss Boaga), distribuita  in formato CXF (o addirittura da qualche parte ancora nel vecchio formato NTF2).
In altri casi sono disponibili solo in formato raster, privo di georeferenziazione, come quello di cui sto per scrivere. Spero che il processo di decentramento del catasto ai comuni possa riprendere e contribuire a migliorare la situazione.

E' importante procedere alla georeferenziazione delle mappe prima di utilizzarle, perchè:
  • Le deformazioni dovute sia a problemi di conservazione, sia al passaggio nello scanner introducono errori geometrici non trascurabili.
  • Le mappe possono essere affiancate tra loro, ed utilizzate come base per altre cartografie (ad esempio gli strumenti urbanistici) solo se sono inquadrate in un sistema di coordinate.
Ho utilizzato naturalmente AutoCAD Raster Design, che permette la trasformazione della mappa e la correzione delle deformazioni presenti con il comando di trasformazione a foglio di gomma (rubbersheet). Raster Design può essere installato su AutoCAD, ma è molto più efficace se installato su AutoCAD Map 3D oppure su AutoCAD Civil 3D, che riconoscono e gestiscono i sistemi di coordinate.

Il punto di partenza di tutto sta nella griglia parametrica, presente nelle mappe catastali con le relative coordinate, di solito in uno dei sistemi Cassini Soldner.

Dettaglio della griglia parametrica della mappa di impianto catastale

Per la trasformazione a foglio di gomma si utilizzano punti di controllo in numero adeguato, per ottenere il miglior risultato possibile, in relazione all’utilizzo che dovrà avere la mappa. E’ di fondamentale importanza che i punti siano distribuiti in maniera omogenea sulla mappa. Quindi, nel caso delle mappe di impianto catastale vanno utilizzati i punti di incrocio della griglia parametrica.

La direttiva dell’Agenzia del Territorio del 27/05/2008 richiede:
"...l’acquisizione di 9 crocicchi/mappa e l’esecuzione di una rototraslazione a 4 parametri con un solo fattore di scala... [] I punti di controllo devono coincidere con i crocicchi dei parametri ed essere uniformemente distribuiti sulla mappa e, ove possibile, lungo la sua cornice o in corrispondenza degli spigoli.”
Noi useremo invece tutti gli incroci della griglia, che sono 70. Questo perchè l'Agenzia del Territorio presume che il foglio di mappa non sia deformato o che lo sia in maniera omogenea, mentre purtroppo la realtà a volte è ben peggiore.

Operativamente, ecco i 9 passaggi necessari per la georeferenziazione:

1. Ricostruisci con vettori la griglia parametrica della mappa. Se la griglia è nel vecchio sistema Cassini Soldner, puoi convertirla in un sistema di coordinate moderno per esempio utilizzando CartLab, che puoi scaricare nella versione 1 gratuita oppure acquistare in versione 3 a basso costo. 
Oppure puoi provare ad utilizzare il sito Web dell'ing. Vito Borneo.

Mappa di impianto catastale affiancata alla griglia vettoriale

2. Posiziona la mappa di impianto catastale nel disegno, prima di fianco alla griglia e poi spostala, ruotala e scalala fino ad ottenere la migliore sovrapposizione. Nota che naturalmente è impossibile ottenere un risultato preciso con questa sole operazioni, altrimenti saremmo già a cavallo... :-)

Mappa di impianto catastale sottoposta alla griglia vettoriale

3. Avvia il comando di AutoCAD Raster Design Immagine > Correla > Trasforma a foglio di gomma
Nella finestra di impostazione dei punti di controllo scegli prima di tutto il metodo Polinomiale.

Finestra di impostazione punti di controllo, appena aperta

4. Con il bottone Aggiungi punti introduci i punti di controllo: punto di origine sul raster, punto di destinazione sugli incroci della griglia parametrica ricostruita con vettori. Ovviamente controlla che sia attivo lo snap alle intersezioni. Se sbagli qualcosa non ti preoccupare: puoi sempre premere il tasto destro del mouse e scegliere Invio per tornare alla finestra dei punti di controllo, cancellare i punti sbagliati, e ripartire.

Indicazione del punto di controllo all'incrocio della griglia, prima sul raster, poi sul vettoriale

5. Una volta terminato l'inserimento dei punti di controllo, prima di tutto con il bottone Esporta puoi salvarli in un file, per sicurezza e per un eventuale futuro riutilizzo.

6. Visto che hai introdotto un numero elevato di punti, puoi modificare il grado polinomiale delle equazioni che verranno utilizzate per la trasformazione. Potrai notare che aumentando il grado, l'errore tende a diminuire, ma non esagerare: la soluzione migliore, con 70 punti, è quella di scegliere grado 4 o 5.

Finestra di impostazione punti di controllo, dopo aver inserito i punti di controllo

7. A questo punto non ti resta che premere il bottone OK ed attendere che il software faccia il suo lavoro!
Il risultato sarà una mappa catastale finalmente georeferenziata, al meglio della tecnologia attuale.

8. Per salvare il lavoro, puoi esportare il file raster, scegliendo in quale formato salvarlo. Con il comando Immagine > Esporta puoi salvare la mappa georeferenziata in molti formati. Il più diffuso, riconoscibile anche dalle altre applicazioni GIS, è il Tif affiancato da un piccolo file Tfw (chiamato anche file World) che contiene la georeferenziazione. Anche il Jpg + Jpw può andare, mentre la compressione migliore la si ottiene con il recente formato Jpg 2000 (J2k), che però può non essere riconosciuto da alcune applicazioni.
Nota che AutoCAD Raster Design manterrà associato al DWG il file raster esportato, se fai attenzione a lasciare attiva l'apposita opzione.

Esportazione della mappa georeferenziata e formati disponibili


Passaggio finale nell'esportazione in Tif + Tfw (File World)

9. Se invece devi fornire la mappa georeferenziata a chi usa solo AutoCAD, o peggio AutoCAD LT, dovrai fornirla insieme al DWG, che la richiama nella posizione appropriata. Attenzione, naturalmente, a fare in modo che il DWG ed il raster stiano nella stessa cartella.

Bene, spero che questo lungo articolo ti possa essere utile in un compito impegnativo ma molto importante.
Se vuoi approfondire il tema, eccoti altri articoli correlati che ho pubblicato:

Lezioni di cartografia su YouTube
Trasformazione sistemi di coordinate
Da Gauss Boaga a Cassini Soldner e viceversa
Mappe catastali e Cassini Soldner

Inoltre puoi leggere qui una lunga discussione, ricca di suggerimenti, proprio sul tema della trasformazione dei fogli catastali da Cassini Soldner a Gauss Boaga. Se ti interessa e vuoi contribuire, iscriviti al gruppo su AutoCAD Map 3D che ho creato su Facebook.

Alla prossima!
GimmiGIS

19 commenti:

Giovanni ha detto...

Ottimo articolo come sempre
mo vedo la strada un po più in salita per l'errore che le mappe catastali si portano dietro dalla prima disegnazione

GimmiGis ha detto...

Ciao Giovanni, grazie.

Certamente, il risultato dipende molto dalla qualità degli originali.

Per fortuna una procedura che usa 70 punti di controllo è in grado di rimediare a deformazioni anche notevoli.

Quello che è più critico è che la griglia parametrica sia ancora visibile

GimmiGIS

Aldo ha detto...

Permettimi un quesito di supporto. ho dei dati catastali in formato shp che sono però nel sistema Cassini, e non riecso ovviamente a sovrapporli in coordinate con la cartografia che invece è in .dwg (gaus boaga). puoi darmi supporto? grazie
Aldo

GimmiGis ha detto...

Ciao Aldo,

Non si tratta di una operazione semplice... :-)
Provo a darti qualche suggerimento.

Se hai AutoCAD Map 3D puoi provare a portarli in coordinate Gauss Boaga: importa gli Shp in Dwg e poi usa il comando Deformazione elastica.

I punti di origine e destinazione li puoi calcolare con Cartlab oppure puoi provare il sito dell'ing. Borneo.

http://map3d.blogspot.com/2007/12/da-gauss-cassini-e-viceversa.html

Poi, eventualmente puoi ri-esportare in Shp.

Maggiori informazioni in un altro mio articolo:

http://map3d.blogspot.com/2009/03/mappe-catastali-e-cassini-soldner.html

Buon lavoro
GimmiGIS

Davide ha detto...

Ciao Gimmi,

(spero di poterti dare del tu!), sono un geometra libero professionista di Asti ma mi occupo prevalentemente di progettazione e direzione lavori, quindi diciamo che la topografia non è tanto il mio pane. Per pura passione che nutre nei confronti della terra d'origine dei miei genitori (le valli francoprovenzali piemontesi) mi sono munito delle mappe d'impianto (tra l'altro sono bellissime! bisognerebbe incorniciarle) che il collegio dei geometri della mia provincia ha fornito a pagamento ai suoi iscritti e mi piacerebbe poterle digitalizzare, cioè creare dei file dwg. E' possibile? se si come?

Immagino che non si possa rispondere velocemente a una domanda del genere ma mi potresti dare qualche dritta per cominciare? inoltre, esiste un manuale on line per raster design?

Grazie mille per l'attenzione e scusa per il disturbo.
Davide

GimmiGis ha detto...

Ciao Davide,

Certo che possiamo darci del tu.

Il primo passo per vettorializzare le mappe d'impianto sta nella georeferenziazione, come descritta in questo articolo.

Raster Design offre altri comandi rivolti alla vettorializzazione, ma si tratta comunque di una operazione lunga e laboriosa.

Perché non lasciare le mappe in formato raster?
Le puoi stampare, le puoi usare come sfondo per altre cartografie...

In ogni caso guarda le esercitazioni di Raster design: prima quella per trasformare i raster in bitonali (B/N) e poi quella per la vettorializzazione.

Buon lavoro!
GimmiGIS

Anonimo ha detto...

Ciao gimmi, che dire, il tuo blog è fonte di continui e ottimi spunti.
grazie per la condivisione

Marco

Cingior ha detto...

Una domanda sulla georeferenziazione delle carte catastali.

Il tracciato di una strada pubblica è stato studiato facendo riferimento alle carte tecniche regionali (in coordinate gauss boaga). Per verificare quali fossero le aree da espropriare ho sovrapposto le scansioni delle carte catastali con quelle della carta tecnica regionale, accertando degli scostamenti che incidono sull'estensione delle superfici da espropriare.
Pare che le catastali, originariamente in Cassini Solder, siano state trasformate in Gauss Boaga. Però, se georeferenzio il punto delle catastali con le coordinate indicate, lo stesso si sposta di circa 3030 metri. Siamo sicuri che le carte catastali siano state trasformate da Cassini Solder in Gauss Boaga?
Sbaglio qualche passaggio?
Sapete darmi una spiegazione?
Grazie

GimmiGIS ha detto...

Ciao Cingior,

Difficile risponderti!
Devi chiedere a chi ti ha fornito i dati.

quello che purtroppo accade è che le mappe catastali in Cassini Soldner sono talmente rovinate, che la trasformazione in Gauss Boaga, pur effettuata correttamente, porta a trovare errori enormi.

Ma spesso il difetto è negli originali

Buon lavoro
GimmiGIS

Anonimo ha detto...

Il metodo descritto presuppone che nel foglio ci siano i crocicchi su tutto il foglio giusto?
Se invece i parametri sono solo sul bordo del foglio, come capita iln più delle volte, come si può operare.
Saluti
geoluca CA.

GimmiGis ha detto...

Ciao Geoluca,
Puoi sempre usare quello che hai, cioè solo i 4 punti sul bordo.

In questo caso conviene indicare a Raster Design di usare l'algoritmo triangolare, nelle opzioni per la georeferenziazione.

Buon lavoro
GimmiGIS

GimmiGis ha detto...

Ciao Geoluca,
Puoi sempre usare quello che hai, cioè solo i 4 punti sul bordo.

In questo caso conviene indicare a Raster Design di usare l'algoritmo triangolare, nelle opzioni per la georeferenziazione.

Buon lavoro
GimmiGIS

Cesare ha detto...

Salve, è da qualche giorno che sto facendo dei tentativi per calibrare dei fogli catastali di impianto aventi una risoluzione di 200 dpi. Sto usando Raster Design 2011, però alla fine di ogni calibrazione che ho tentato di fare, nessuno dei crocicchi della mappa è collocato esattamente nella posizione da me indicata in fase di calibrazione, discostandosi anche 40-50 cm. dalla posizione assoluta, nemmeno usando il comando Anchor per quei punti che mi sono premunito dall'inizio di far coincidere con le coordinate analitiche. Sono io che sbaglio qualcosa o ottenere tale risultato è normale? In quest'ultimo caso mi chiedo: mi conviene calibrare quadrante per quadrante in base alla zona che mi serva, almeno ottengo le coordinate dei parametri così come sono indicate numericamente. Grazie.

GimmiGis ha detto...

Ciao Cesare,

Molto strano, io ho ottenuto risultati molto più precisi.
Stai usando l'algoritmo polinomiale, vero?
Prova ad aumentare il numero dei punti di controllo.
Questo ti permette poi di alzare il grado polinomiale (vedi figura nell'articolo sul Blog).

In bocca al lupo
GimmiGIS

Cesare ha detto...

Grazie innanzitutto per la tempestiva risposta. Ho fatto infinite prove, anche su fogli diversi, cambiando anche il grado polinomiale, che in genere mi da i risultati migliori tra il 5 ed il 6, ma i risultati mi sembrano sempre deludenti. Mi può inviare un foglio calibrato da lei, così da constatare se ci sono delle differenze? Grazie mille.

GimmiGis ha detto...

Purtroppo i dati che ho utilizzato non sono divulgabili.

Ne approfitto per invitarti a frequentare il mio nuovo Blog:
www.bimacademy.it/gis

Buon lavoro

FRT71 ha detto...

Salve
volevo fare i complimenti per tutto e chiedere un consiglio per un problema al quale non riesco a trovare una soluzione: quando eseguo la georef a foglio di gomma il risultato finale taglia il raster al di fuori del contorno delimitato dai punti di calibrazione... come faccio a mantenere intatto il raster georeferenziato? Sto impazzendo...
Grazie in anticipo.

GimmiGis ha detto...

Ciao FRT71,

Il raster viene (giustamente) ritagliato perché nella finestra di impostazione punti di controllo hai usato il metodo triangolare.
Questo metodo prevede che vengano indicati 4 punti ai bordi dell'immagine da trasformare. Tutto ciò che ricade fuori viene eliminato perché non è possibile capire quale trasformazione applicare.

Guarda la quinta figura nell'articolo oppure segui questo link: http://1.bp.blogspot.com/_ze2ljU3hS-E/TDyE495DirI/AAAAAAAAChI/5Qk6GmLTeSI/s1600/FinestraPuntiControllo1-w.jpg

Scegli invece il metodo polinomiale, che trasforma il raster senza ritagliarlo.

Buon lavoro
GimmiGIS

FRT71 ha detto...

Grazie 1000!!!!
Non ci sarei mai arrivato da solo.