Sistemi di riferimento in Italia: EPSG per WebODM e QGIS

Un rilievo con il drone può essere geometricamente perfetto e finire nel posto sbagliato di qualche metro, o 40 m troppo in alto, solo perché il sistema di riferimento non è stato gestito. In Italia convivono RDN2008, carte regionali, il Gauss-Boaga del catasto e il WGS 84 dei GPS. Questa guida mette ordine. Termini nel glossario.

1. Tre concetti in cinque minuti#

Datum. Il modello della Terra (un ellissoide) e il modo in cui è ancorato al suolo. Due datum danno coordinate diverse per lo stesso punto: decimetri tra WGS 84 ed ETRS89, decine o centinaia di metri tra Roma40 e WGS 84.

Proiezione. La regola con cui latitudine e longitudine diventano coordinate piane in metri (Est, Nord). La proiezione UTM divide la Terra in fusi di 6° di longitudine; l'Italia ne attraversa tre: 32, 33 e 34.

Codice EPSG. Il numero che riassume datum e proiezione, quello che QGIS e WebODM ti chiedono. EPSG:32632 significa "WGS 84, UTM fuso 32 Nord". Ogni codice è consultabile su epsg.io: quando hai un dubbio, è il primo posto dove guardare.

Un sistema può essere geografico (gradi: 4326, 6706) o proiettato (metri: gli altri della tabella). Per fotogrammetria, DEM e CAD servono sistemi proiettati.

2. I sistemi che incontri in Italia#

Quale fuso UTM: il 32 copre da 6° a 12° di longitudine Est (Nord-Ovest, Sardegna, gran parte del Centro-Nord), il 33 da 12° a 18° (Centro-Sud, Sicilia), il 34 da 18° a 24° (la punta orientale della Puglia). Molte Regioni adottano un fuso unico anche dove il confine le attraversa; il geoportale regionale dichiara quale.

In Gauss-Boaga, "zone 1" è il fuso Ovest e "zone 2" il fuso Est, riconoscibili dalle coordinate Est che iniziano per 1 (falsa origine 1.500.000) o per 2 (2.520.000).

3. In che sistema sono gli output di WebODM#

Il motore (ODX in WebODM, ODM nella distribuzione OpenDroneMap) legge le coordinate GPS dagli EXIF (WGS 84 geografiche), sceglie il fuso UTM del centro del rilievo e lavora in quel sistema. Senza altre indicazioni, tutti gli output escono in WGS 84 / UTM (in Italia EPSG:32632, 32633 o 32634), con quote ellissoidiche.

Quando fornisci un file GCP o un file --geo, il motore legge il sistema dichiarato nella prima riga e georeferenzia il modello sui punti misurati. Verifica sempre l'EPSG effettivo del GeoTIFF nelle proprietà del layer in QGIS, o nel file di testo con la proiezione nella cartella odm_georeferencing/.

Due conseguenze:

• Se il committente vuole RDN2008 o Gauss-Boaga, riproietti l'output (§8) oppure georeferenzi con GCP nel sistema richiesto e verifichi.
• Se il drone è RTK con correzioni da una rete GNSS italiana, le coordinate negli EXIF sono nel datum della rete (di norma ETRF2000/RDN2008), anche se etichettate WGS 84. A livello di decimetri conta: vedi RTK e PPK in Italia.

4. Il sistema nazionale: RDN2008 / ETRF2000#

Il sistema geodetico ufficiale italiano è la Rete Dinamica Nazionale 2008 (RDN2008), realizzazione italiana del sistema europeo ETRS89 nel frame ETRF2000, adottata con il DM 10 novembre 2011 ("Adozione del Sistema di riferimento geodetico nazionale"), che impone alle amministrazioni di produrre e scambiare dati geografici in questo sistema.

In forma geografica è EPSG:6706; in UTM è EPSG:7791 (32N), 7792 (33N), 7793 (34N); il fuso unico nazionale è EPSG:7794. Le Regioni distribuiscono CTR e database topografici in uno di questi codici: il geoportale regionale dice quale.

RDN2008 e WGS 84 sono la stessa cosa? Quasi. ETRS89 è agganciato alla placca europea, che si muove di circa 2,5 cm all'anno: la differenza da WGS 84, oggi, è di alcuni decimetri. Irrilevante senza GCP; non con GCP in RDN2008 e precisione centimetrica. QGIS conosce la trasformazione, ma devi assicurarti che la scelga (§8).

E ETRS89 / UTM (25832, 25833)? Sono i codici europei generici dello stesso ETRS89. In Italia 7791–7794 sono da preferire perché dichiarano la realizzazione RDN2008 richiesta dal decreto; molti software li trattano come equivalenti a 25832/25833. Se il capitolato indica 25832, consegnalo così.

5. Gauss-Boaga, Roma40 e il catasto#

Prima del 2011 la cartografia italiana usava il datum Roma40 (orientamento a Monte Mario) con la proiezione Gauss-Boaga, due fusi: Ovest (EPSG:3003) ed Est (EPSG:3004). Non è più ufficiale, ma resta ovunque nella pratica: carte regionali storiche, gran parte dei progetti CAD e il catasto.

Le mappe catastali sono nate in proiezione Cassini-Soldner con decine di origini locali, poi inquadrate in Gauss-Boaga; oggi l'Agenzia delle Entrate le pubblica via WMS anche in sistemi moderni, tra cui RDN2008 geografico (EPSG:6706). Verifica sul sito dell'Agenzia i sistemi supportati.

Il passaggio tra Roma40 e i sistemi moderni è il più delicato. Una trasformazione a parametri fissi (quella "di default" di un GIS) commette errori variabili da zona a zona, fino ad alcuni metri. La trasformazione rigorosa usa i grigliati dell'Istituto Geografico Militare (IGM), con condizioni di distribuzione da verificare sul sito IGM; in QGIS vanno installati come griglie di trasformazione.

Regola pratica: per consegne in Gauss-Boaga con precisione sub-metrica, misura i GCP direttamente in quel sistema e georeferenzia il modello su di essi: eviti la trasformazione di datum.

6. Le quote: ellissoidiche e ortometriche#

Il GPS del drone misura la quota rispetto all'ellissoide WGS 84: è una quota ellissoidica (h). Carte, capitolati, progetti e CTR usano la quota ortometrica (H), riferita al livello medio del mare (il geoide). La differenza è l'ondulazione del geoide N, con H = h − N.

In Italia N vale indicativamente tra 37 e 50 m e varia con la zona. Il modello di riferimento è la serie ITALGEO, sviluppata dal Politecnico di Milano e distribuita dall'IGM insieme ai grigliati.

Se un DEM di WebODM risulta "troppo alto" di una quarantina di metri rispetto alla CTR, è la quota ellissoidica, non un errore di elaborazione. Due strade:

Strada 1: GCP in quote ortometriche (consigliata). Misura i GCP con un ricevitore GNSS che applica il geoide (servizi di rete e software di campagna lo fanno se glielo chiedi) o con livellazione da capisaldi, e scrivi nel file GCP le quote ortometriche. Il motore georeferenzia il modello su quei punti e tutti gli output escono con quote nel sistema dei GCP. In relazione dichiara: "planimetria EPSG:xxxx, quote ortometriche (geoide ITALGEO)". Nessuna post-elaborazione.

Strada 2: correzione in QGIS. Se il DEM è già in quote ellissoidiche, ricava N per l'area (dal software GNSS, da un ricevitore che mostra entrambe le quote, o dal modello di geoide) e applica il Calcolatore raster: "dtm@1" - N. Per aree piccole un N costante è accettabile; per aree estese N varia e servirebbe una griglia. Non usare valori da tabelle generiche senza verificarli.

L'opzione --gps-z-offset applica un offset costante alle quote GPS delle immagini: serve per una differenza sistematica nota, non sostituisce GCP né un modello di geoide.

7. Dichiarare il sistema nel file GCP e nel file geo#

Il file gcp_list.txt inizia con una riga che dichiara il sistema di riferimento dei punti, come codice EPSG oppure come stringa PROJ:

EPSG:7791

oppure

+proj=utm +zone=32 +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +units=m +no_defs

Le righe successive contengono, per ogni osservazione, geo_x geo_y geo_z im_x im_y nome_immagine [nome_gcp]: coordinate del punto nel sistema dichiarato (Est, Nord, quota, in metri) e posizione in pixel del punto nella foto. Formato completo e regole (almeno 5 GCP, ogni punto in almeno 3 foto) sono nella guida ai GCP e nella documentazione ufficiale in fondo. L'interfaccia GCP di WebODM scrive la prima riga per te quando scegli il sistema nel pannello.

Il file --geo (posizioni delle camere da RTK/PPK) usa la stessa prima riga, seguita da nome_immagine x y z [omega phi kappa] [precisione_orizzontale precisione_verticale].

Tre raccomandazioni:

1. Usa un sistema proiettato in metri (UTM o Gauss-Boaga), non coordinate geografiche in gradi: la documentazione ufficiale lo consiglia.
2. Il codice deve corrispondere al sistema in cui il ricevitore o il topografo ha misurato. Un GCP in RDN2008 dichiarato come EPSG:32632 introduce un errore di decimetri, visibile solo con check point indipendenti.
3. Se i GCP sono in Gauss-Boaga (EPSG:3003/3004), verifica su epsg.io e nel geoportale regionale che il fuso sia quello giusto; nel dubbio, misura in RDN2008/UTM e trasforma la consegna con strumenti che includono i grigliati.

8. Riproiettare gli output in QGIS#

Le operazioni di dettaglio sono nella guida esportare in QGIS; qui i punti che riguardano il sistema di riferimento.

Al volo. Imposta il progetto QGIS sull'EPSG della consegna (per esempio 7791): i layer di WebODM in 32632 si allineano da soli. Al primo incontro tra 32632 e 7791 QGIS può chiederti quale trasformazione di datum usare: scegli quella più accurata e verifica che non sia un'operazione "nulla" (ballpark), che tratterebbe i due datum come identici.

Fisica. Raster → Proiezioni → Riproiezione (warp) per ortofoto e DEM, con ricampionamento bilineare per i DEM; per la nuvola, gli strumenti di Processing del gruppo Nuvola di punti o PDAL. Il file di uscita dichiara il nuovo EPSG.

Verso Gauss-Boaga. Senza i grigliati IGM, dichiara in relazione la trasformazione usata e la sua accuratezza; per precisioni sub-metriche servono GCP misurati in quel sistema (§5).

Controllo finale. Sovrapponi un riferimento indipendente (CTR, ortofoto regionale) e misura lo scostamento su tre o quattro dettagli: se è costante è quasi sempre un problema di datum; se cambia da un lato all'altro, di elaborazione (risultati scadenti).

9. Come scegliere, in breve#

In ogni caso, scrivi EPSG e sistema di quote in chiaro nel nome del file, nei metadati e nella relazione.

Problemi frequenti#

Ortofoto spostata di alcuni metri rispetto alla CTR, in modo costante. Senza GCP è l'errore del GPS del drone; con GCP, controlla la prima riga del file GCP e la trasformazione di datum scelta da QGIS.

Spostamento di 0,5–1 m con GCP di precisione. Confusione tra WGS 84 e RDN2008/ETRF2000, o trasformazione "nulla" tra i due.

Spostamento di decine o centinaia di metri. Fuso UTM sbagliato, oppure coordinate Gauss-Boaga dichiarate come UTM: i valori di Est (1.xxx.xxx o 2.xxx.xxx) lo rivelano.

DEM circa 40 m più alto della CTR. Quote ellissoidiche: vedi §6.

Modello deformato dopo l'inserimento dei GCP. Un GCP in un sistema diverso dagli altri, o un errore di battitura: controlla i residui nel report di qualità.

Prossimi passi#

• Esportare in QGIS: riproiezione, stile e stampa.
• Punti di controllo a terra (GCP): misurare e inserire i GCP nel sistema giusto.
• RTK e PPK in Italia: reti GNSS e datum delle correzioni.