La biblioteca dell’università del Texas (USA) mette a disposizione le carte topografiche Published by War Office militari dell’Italia in scala 1:50.000 dell’anno 1941 (Series 4229, U.S. Army Map Service, 1941). Si tratta di mappe derivate da cartografie IGM e utilizzate durante la seconda guerra mondiale:

Le mappe hanno una doppia parametratura:

• in blu è riferita alla proiezioni di Lambert con ellisoide bessel,
• in marroncino è riferita al sistema originale della mappa (in DD MM), (probabilmente Monte Mario (Rome) con ellissoide Bessel)

Vediamo come costruire le stringhe PROJ per una corretta georeferenziazione leggendo le coordinate direttamente dalle mappe.

Lambert Conical Conformal (lcc)

GRID DATA (quella in blu, presente nella carta)

Con questi dati è possibile costruire un Sistema di Riferimento di Coordinate personalizzato, vediamo come fare:

1. Projection of Grid : Lambert Conical Orthomorphinc (praticamente è una proiezione lcc : Lambert Conic Conformal +proj=lcc)
2. Spheroid : Bessel (praticamente è +ellps=bessel);
3. Origin : 39° 30’N , 14°E of Greenwich (praticamente è +lat_0=39.50 +lon_0=14);
4. False Co-ordinates of Origin : 700.000m E, 600.000m N (praticamente è +x_0=700000 +y_0=600000)

Dalla documentazione ufficiale sulla proiezione lcc è richiesto un altro parametro (non esplicitamente dichiarato nel GRID DATA), ovvero +lat_1 che è il first standard parallel: questo parametro, per i casi italiani studiati, va scelto pari al parallelo indicato nel GRID DATA, cioè +lat_1=39.50.[per maggiori dettagli vedi riferimenti]

Mettendo tutto assieme, otteniamo la stringa proj:

+proj=lcc +lat_0=39.50 +lon_0=14 +lat_1=39.50 +x_0=700000 +y_0=600000 +ellps=bessel +units=m +no_defs

che per Palermo sembra essere necessaria e sufficiente; mentre per il Nord Italia, per esempio Milano, occorre aggiungere anche il parametro +towgs84 (per maggiori info leggere riferimento nro 8) ottenendo:

+proj=lcc +lat_0=45.90 +lon_0=14 +lat_1=45.90 +x_0=800000 +y_0=601000 +k_0=0.998992911 +ellps=bessel +towgs84=656.5,138.2,506.5,5.187,-2.540,5.256,-12.61 +units=m +no_defs

## Script usato per Milano (lcc)

# download the image
curl -L "http://legacy.lib.utexas.edu/maps/ams/italy_50k/txu-pclmaps-oclc-6540719-milano-45-iii.jpg" >./output.jpg
# add control points
gdal_translate -of GTiff -gcp 532.292 2433.53 405000 551000 -gcp 2618.57 2316.82 424000 551000 -gcp 2388.9 467.338 423000 567000 -gcp 537.666 569.428 407000 567000 -gcp 933.404 1364.4 410000 560000 -gcp 2090.5 1299.92 420000 560000 -gcp 1462.72 517.946 415000 567000 -gcp 1576.18 2376.68 415000 551000 ./output.jpg ./output_gcp.tif
# apply the proj parameters
gdalwarp -r near -tps -co COMPRESS=PACKBITS  -t_srs "+proj=lcc +lat_0=45.90 +lon_0=14 +lat_1=45.90 +x_0=800000 +y_0=601000 +k_0=0.998992911 +ellps=bessel +towgs84=656.5,138.2,506.5,5.187,-2.540,5.256,-12.61 +units=m +no_defs" ./output_gcp.tif ./output_warped.tif

risultato:

Monte Mario geografico (longlat)

È definito come:

proj4 : +proj=longlat +ellps=intl +pm=rome +no_defs

ma in queste mappe occorre usare ellissoide Bessel e +towgs84 (per maggiori info vedi riferimenti nro 8):

proj4 : +proj=longlat +ellps=bessel +towgs84=656.5,138.2,506.5,5.187,-2.540,5.256,-12.61 +units=m +pm=rome +no_defs

ecco due esempi di georeferenziazione per Palermo e Milano:

## Script Utilizzato per Palermo (longlat)

# download the image
curl -L "http://legacy.lib.utexas.edu/maps/ams/italy_50k/txu-pclmaps-oclc-6540719-palermo-249-2.jpg" >./output.jpg
# add control points
gdal_translate -of GTiff -gcp 483.121 560.355 0.75 38.1667 -gcp 3933.04 572.326 1 38.1667 -gcp 3945.58 3481.27 1 38 -gcp 477.147 3470.93 0.75 38 ./output.jpg ./output_pa.tif
# apply the proj parameters
gdalwarp -r near -order 1 -co COMPRESS=PACKBITS  -t_srs "+proj=longlat +ellps=bessel +towgs84=656.5,138.2,506.5,5.187,-2.540,5.256,-12.61 +units=m +pm=rome +no_defs" ./output_pa.tif ./output_pa_warped.tif

## Script utilizzato per Milano (longlat)

# download the image
curl -L "http://legacy.lib.utexas.edu/maps/ams/italy_50k/txu-pclmaps-oclc-6540719-milano-45-iii.jpg" >./output.jpg
gdal_translate -of GTiff -gcp 418.832 2486.39 -3.5 45.3333 -gcp 2689.8 2501.38 -3.25 45.3333 -gcp 2686.8 349.879 -3.25 45.5 -gcp 425.704 337.633 -3.5 45.5 ./output.jpg ./output_mm.tif
gdalwarp -r near -order 1 -co COMPRESS=PACKBITS  -t_srs "+proj=longlat +ellps=bessel +towgs84=656.5,138.2,506.5,5.187,-2.540,5.256,-12.61 +units=m +pm=rome +no_defs" ./output_mm.tif ./output_mm_warped.tif

ottimo risultano!

Come creare SR personalizzato in QGIS

Dal menu Impostazioni:

1. Menu Impostazioni;
2. Proiezioni Personalizzate;
3. Finestra : Definizione Sistema Riferimento Personalizzato delle coordinate;
4. Aggiungi un nuovo SR (scrivi un nome che ti ricordi il SR);
5. Incolla la stringa proj realizzata sopra;
6. OK

Georeferenziare con QGIS

Dal menu Raster:

1. Menu Raster (se il georeferenziatore non fosse presente occorre attivarlo dal menu Plugin);
2. Georeferenziatore;
3. Finestra del georeferenziatore.

In estrema sintesi:

1. aggiungere il file da georeferenziare (in questo caso il raster jpg) ;
2. configurare le Impostazioni di Trasformazione (usando il SR personalizzato);
3. Aggiungere i Punti GCP (il numero dipende dal tipo di trasformazione impostata: 3,6,10 ecc…)

NOTE FINALI: Queste carte storiche (coprono quasi tutto il territorio italiano) messe a disposizione dagli USA stanno avendo un grande successo in quanto sono di dominio pubblico (diversamente da quelle IGM che sono non utilizzabili!!!), cosa non trascurabile!!!

Riferimenti

1. Biblioteca dell’università del Texas (USA) : https://legacy.lib.utexas.edu/maps/ams/italy_50k/
2. PROJ : https://proj.org/index.html
3. Lambert Conformal Conic : https://proj.org/operations/projections/lcc.html
4. Lista PROJ4 : http://osgeo-org.1560.x6.nabble.com/PROJ-Help-in-setting-proj-parameters-for-an-old-map-td5428992.html
5. Issue Tansignari : https://github.com/opendatasicilia/tansignari/issues/113
6. Cartografia ufficiale dell’Istituto Geografico Militare : https://www.igmi.org/italia-atlante-dei-tipi-geografici/++theme++igm/atlante_tipi_geografici/pdf/cartuff.pdf
7. Sistemi di riferimento in uso in Italia : http://www.ing.unitn.it/~zatelli/cartografia_numerica/slides/Sistemi_di_riferimento_italiani.pdf
8. Geodetic datums of the Italian cadastral systems : https://www.researchgate.net/profile/Gabor_Timar/publication/233406023_Geodetic_datums_of_the_Italian_cadastral_systems/links/0fcfd50a4ac50986ef000000/Geodetic-datums-of-the-Italian-cadastral-systems.pdf
9. Ricetta su Tansignari (by OpenDataSicilia) : http://tansignari.opendatasicilia.it/it/latest/ricette/mappe/crs_personalizzato_mappe_storiche.html

Ringraziamenti

• Maurizio Napolitano : per aver condiviso la biblioteca USA nel Gruppo GIS Italia;
• Andrea Borruso : per le risposte nella issue di tansignari, per email in lista proj, gis.stackexchange e gli script usati sopra;
• Pierre della Lista PROJ4;
• gis.stackexchange : https://gis.stackexchange.com/questions/349635/setting-proj-parameters-of-old-map
• T’ansignari : http://tansignari.opendatasicilia.it/it/latest/index.html

Immagine di copertina : Osservatorio Astronomico di Monte Mario Roma (2012)

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