Come distinguere facilmente le coordinate geografiche da quelle piane
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Capita spesso di utilizzare l'EPSG 4326 come sistema di riferimento in QGIS per visualizzare le coordinate geografiche WGS84 acquisite attraverso i dispositivi di telefonia mobile o per gestire file .KML/.KMZ prodotti con GoogleEarth ovvero per il WEB Mapping con QGIS, tanto che talvolta ci si dimentica che l'EPSG:4326, basato sull'ellissoide WGS84, non è una proiezione vera e propria ma viene rappresentata planimetricamente considerando le coordinate geografiche della latitudine e della longitudine come delle coordinate cartesiane, vedasi proiezione cilindrica equidistante.
Se invece utilizziamo i servizi WMS come OSM o GoogleMaps (vedi plugin QuickMapService), il sistema di riferimento predefinito da QGIS viene impostato in EPSG 3857 o Web Mercator, una variante della proiezione di Mercatore, che rappresenta un sistema di coordinate proiettato dalla superficie di una sfera, approssimando la Terra a una sfera perfetta, su un cilindro tangente ad essa all'equatore. Il cilindro viene quindi srotolato per ottenere la mappa planare. Ciò introduce importanti distorsioni non solo delle aree situate in prossimità dei poli ma anche di quelle poste alle nostre latitudini, dell'ordine di h=√(1- e²sen²(φ))/cos(φ) ≅ 1/cos(φ) ovvero una distanza di 100 m misurata sulla mappa in EPSG 3857 corrisponde, alla latitudine di 46°N, a un lunghezza nella realtà di 100 / h ≅ 70 m , con un errore lineare in eccesso del 44 % .
EPSG 3857 : la proiezione di Mercatore esagera le aree lontane dall'equatore.
Per questi motivi, tale sistema di riferimento risulta inadatto per effettuare misurazioni cartografiche, sebbene espresso in metri con assi (Est, Nord). Infatti, non si tratta di un sistema di riferimento autonomo ma, più propriamente, di una proiezione delle classiche coordinate ellissoidiche basate sulla latitudine e longitudine, che si potrebbe definire "simil-Mercatore". Sebbene nelle mappe di Google e OSM questa proiezione risulti applicata alle coordinate ellissoidiche (geografiche) WGS84 e quindi utilizzi come sistema di riferimento il predetto WGS84, andrebbe accuratamente evitata per operazioni metriche in quanto affetta da distorsioni geometriche significative. Risulta sostanzialmente sviluppata per semplificare la visualizzazione e consentire lo scorrimento fluido delle mappe all'interno della piccola superficie piana delimitata dallo schermo di un PC, senza la necessità di svolgere calcoli più complessi. Si potrebbe affermare che siamo in presenza di un'astuta soluzione informatica piuttosto che di una rigorosa proiezione cartografica.
Come noto, la differenza più evidente tra coordinate geografiche, definite da una coppia di numeri che rappresentano latitudine ( φ ) e la longitudine ( λ ), mentre la quota ortometrica o geoidica h viene spesso omessa, e le coordinate piane (X o Est, Y o Nord), attenzione all'ordine degli assi che cambia a seconda delle convenzioni è che le prime vengono espresse in gradi mentre le seconde in metri e ciò risulta facilmente distinguibile nella casella Coordinata della barra di stato ( ① ) di QGIS o nelle colonne delle coordinate di un file .CSV, attraverso la seguente regola semplificata:
EPSG 4326 : utilizza un sistema di coordinate geografiche relative a una superficie curva 3D dove le misure sono espresse in gradi in modalità predefinita, quindi la parte intera delle coordinate in FVG avrà sempre due cifre, da (45,...°N 12,...°E) a (46,...°N 14,...°E) però con molti decimali dopo la virgola (per aumentare i decimali in QGIS: Progetto➝ Propietà➝ Generali➝ Precisione coordinate➝ Manuale ➝ modificare il valore di defalut);

EPSG 3857 : utilizza un sistema di coordinate proiettate su superficie piana 2D, espresse in metri, che in Regione può variare da (1285650, 5653209) a (1620541, 5918317) , quindi con la parte intera costituita da sette cifre e con assenza o pochi decimali dopo la virgola.
Premesso che tali pseudo proiezioni dovrebbero essere adottate esclusivamente per rappresentazioni di geometrie acquisite con una precisione metrica o per trasferire dati tra applicazioni per l'escursionismo, resta il fatto che per effettuare rilievi accurati in campagna si dovrebbe ricorrere a strumenti GNSS dotati di multifrequenza e correzione (N)-RTK oppure utilizzare, in via speditiva, applicazioni come QField o MerginMaps dotati di antenna GNSS esterna.
Ad ogni modo, le coordinate vanno sempre acquisite nel sistema di riferimento ETRS89/RDN2008, scegliendo come definizione del sistema di riferimento geografico (CRS) quello più adatto al livello di accuratezza richiesto per il rilievo, l'EPSG 6706 per misure geodetiche di alta precisione su distanze estese o qualora si intende operare direttamente sull’ellissoide, mentre andrebbe utilizzato il sistema di riferimento rigorosamente proiettato EPSG 6708 ovvero RDN2008-TM33 per effettuare operazioni sul terreno fino alle distanze in cui l’errore rimane entro i limiti di tolleranza prefissati.
Infatti, nella proiezione UTM (cilindrica trasversa di Gauss), il cilindro risulta secante all’ellissoide lungo il meridiano centrale, dove la deformazione lineare o fattore di scala assume il valore 0,9996 e le misure in direzione Est-Ovest prese sul terreno si contraggono del 0,04%, mentre spostandosi verso i bordi del fuso (±3°) le distanze vengono dilatate di un fattore pari a 1,0004. Di conseguenza, se sul terreno misuriamo 10 km (limite del campo topografico) con lo strumento impostato su EPSG 6708 (UTM 33N basato su RDN2008), sulla carta otterremo 9 .996 m lungo il meridiano centrale e 10. 004 m ai margini del fuso. Le deformazioni planimetriche possono pertanto raggiungere valori di circa ±40 cm/km.
Tenuto conto che se non si applicano correzioni aggiuntive le distanze reali misurate sul terreno si deformano sempre passando alla carta UTM o viceversa, se due punti sul terreno distano 10 km, si deve prima ridurre la distanza all'ellissoide moltiplicandola, se in corrispondenza del meridiano di riferimento, per 0,9996 e successivamente proiettarla sul piano carta con le formule geodetiche. Viceversa se la distanza tra due punti sulla carta UTM è di 10 km, prima deve essere divisa per il modulo di deformazione lineare e poi aumentata per portarla alla quota media dei due punti, per ottenere la distanza reale.
A tale proposito si segnala che per il calcolo delle aree in QGIS esistono due formule:
- $area : che restituisce l'area dell'elemento corrente calcolata sull'ellissoide impostato nella scheda Misure delle proprietà generali del progetto (Progetto ➥ Propietà ➥ Generali ). Se nessun ellissoide è stato impostato allora l’area calcolata sarà planimetrica
- area(@geometry) : che restituisce l’area planimetrica di un oggetto geometrico poligonale, basata sul Sistema di Riferimento Spaziale (SR) di tale geometria, in cui le unità di misura dell’area restituita corrisponderanno alle unità di misura del SR .
Da notare che se una proiezione utilizza i metri come unità di misura non significa che rappresenta le aree in modo accurato, per cui se dobbiamo calcolare con precisione superfici conviene utilizzare una proiezione equiareale.
L'accuratezza degli attuali ricevitori GNSS presenti nei comuni dispositivi di telefonia mobile non consente ancora di raggiungere precisioni decimetriche, attestandosi secondo alcune fonti attorno ai 5-20 m per smartphone a singola frequenza e 3-6 m per quelli a doppia frequenza, pertanto insufficiente per apprezzare le differenza tra un SR non agganciato come l'EPSG 4326 e uno solidale alla placca europea come l'EPSG 6706. Tale situazione potrebbe cambiare grazie alla graduale attivazione, a partire dal gennaio 2023, del servizio Galileo E6-B (High Accuracy Service), tuttavia, per poterle apprezzare bisognera attendere la disponibilità sul mercato di smartphone capaci di elaborare il nuovo segnale E6-B ad alta precisione per il posizionamento preciso dei punti (PPP).
- http://labtopo.ing.unipg.it/files_sito/aurelio/Tutorial%20Reti%20GNSS_2_finale.pdf
- https://it.wikipedia.org/wiki/Proiezione_cilindrica_centrografica_modificata_di_Mercatore
- https://www.hydrometronics.com/downloads/Web%20Mercator%20-%20Non-Conformal,%20Non-Mercator%20(notes).pdf
- https://gis.stackexchange.com/questions/48949/epsg-3857-or-4326-for-web-mapping
https://www.iogp.org/wp-content/uploads/2019/09/373-07-02.pdf




