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                        CENNI SULLA STORIA DEGLI STRUMENTI TOPOGRAFICI 


E’ opinione comune che l' agrimensura, ovvero l'arte di misurare i terreni, sia sorta nell’ antico Egitto a seguito dell’ esigenza di riconfinare i terreni agricoli, dopo le periodiche piene del Nilo.

La topografia (dal greco topos = luogo e grafos = descrizione) è la disciplina che studia i metodi e gli strumenti più razionali atti a formare una rappresentazione cartografica del territorio nelle sue svariate forme e caratteristiche naturali ed artificiali.

Possiamo considerare la nascita della topografia, come scienza nel senso moderno, a partire dal XVI-XVII sec. grazie all’ applicazione del metodo della triangolazione da parte di Snellius nel 1616.

E’ certo, comunque, che la nascita del rilevamento sia strettamente correlata con la necessità di rappresentare il terreno per delimitare la proprietà, ai fini fiscali e per scopi militari.

Le prime creazioni  cartografiche, risalenti al Terzo Millennio a. C., sono dovute ai Babilonesi ed agli Egizi.

La cartografia è il complesso di operazioni che, sulla base dell’ elaborazione delle informazioni raccolte nel corso dei rilevamenti del territorio,  da forma alla carta che viene definita topografica, se molto dettagliata e a grande scala o geografica se a piccola scala, semplificata ed ovviamente meno particolareggiata.

La topografia e la cartografia sono quindi due discipline strettamente correlate.

Già nell’ antichità, le prime misurazioni di lunghezze, e quindi di distanze, furono eseguite in maniera diretta, con unità tratte da elementi del corpo di colui che le attuava: braccio, palmo, spanna, piede, passo, tesa (distanza fra le punte del dito medio a braccia spalancate). Solo in seguito, pur mantenendo l’ originale  nomenclatura, vennero stabilizzate e rese convenzionali, mediante l’ utilizzo a tal proposito di aste “campione” realizzate in legno o in metallo;  per la misura di lunghezze maggiori venivano impiegate  corde cerate o più raramente catene di ferro.  Di tarda epoca romana è l’ ideazione dell’ odometro,  per la misura delle distanze percorse.

In epoca egizia veniva già usato come allineatore il  filo a piombo che poi crebbe d’ importanza presso i  romani con il perfezionamento della Crocera o Groma. Questa consisteva essenzialmente in una croce metallica alle cui estremità venivano fissati quattro fili a piombo utilizzati come traguardi su allineamenti ortogonali.

Le prime misure angolari vennero fatte nella  Grecia classica, con la meridiana in seguito esportata a Roma, per poi evolversi con l’ uso dell’ astrolabio e nel Medioevo col “quadrato geometrico".

Sempre in età romana, assunse notevole importanza la misurazione dei dislivelli, considerato il rilevante  e complesso sistema di acquedotti di cui poteva vantarsi l’Urbe. Lo strumento principe, nella specialità era il chorobates. Questo consisteva in un’ asta di legno lungo sei metri avente alle estremità due bracci. Nella faccia superiore del regolo veniva scavato un canaletto, che andava riempito d'acqua, per verificare ed ottenere l’ orizzontalità, anche con l’ ausilio dei fili a piombo di cui era dotato il sistema. Per le livellazioni di inferiore precisione venivano usati l’ archipendolo, il traguardo (lychnia) ed il livello ad acqua, già provvisto dei due bicchieri di vetro.

Nel Medioevo, non vi furono particolari sviluppi neppure in campo topografico, mentre a partire dal rinascimento fino al ‘600 le innovazioni furono molteplici e notevole apporto seppe dare anche la grande scuola italiana ricca di scienziati ed abili costruttori.

In seguito, ma siamo già nel ‘700, gli abili artigiani “artisti” francesi, seppure soffocati dal ”cappio” delle intransigenti corporazioni di “arti e mestieri” seppero produrre strumenti di grande importanza, destinati alle  principali Specole d’ Europa oppure, grazie all’ eccellente fattura, alle corti come “Objet de Salon”. Ma nel XVIII secolo fu la Gran Bretagna con l’ ingegno della sua scuola ottico meccanica ad avere l’ egemonia nella produzione di strumenti  di geometria pratica (nda. accomuniamo così per sintesi,  comprendendo strumenti topografici e geodetici).

Poi  dall’ inizio del nuovo secolo la supremazia passò alla Germania, che era in grado di garantire oltre ad un’ ottima fattura costruttiva anche una rapida fornitura in tutta Europa. Solo nella seconda metà dell’ 800, grazie anche al genio di uomini come Ignazio Porro, la produzione italiana di strumenti di geometria pratica poté tornare in auge.

Come esempio della limitata presenza di costruttori nell’ ancor frastagliato territorio italiano all’ inizio del XIX  secolo si consideri che i nomi illustri erano tutti legati alle Officine dei vari Osservatori. Alla Specola di Padova il Rodella ed il suo allievo Stefani, il Barbanti a Torino, l’ austriaco Megele e poi i Grindel alla Specola di Brera. Uno dei più importanti scienziati costruttori della prima metà dell’ 800,   attivo presso il Regio Museo di Fisica di Firenze, fu Giovan Battista Amici. Nello stesso periodo, poche furono le  botteghe di artigiani con produzioni quantitativamente degne di nota: da ricordare senza dubbio Pasquale Cittelli attivo a Milano già all’inizio del secolo, e più tardi l’ Istituto Meccanico Belvedere di Torino, diretto dal Porro e attivo dal 1839 al 1847.

  

La nascita del teodolite moderno

La necessità di eseguire rilievi topografici è nata quindi in tempi antichi. Tuttavia i primi decisivi sviluppi degli strumenti e delle tecniche di rilievo, avvengono solo a partire dal XVI secolo, grazie anche all’ impulso dato dalle esplorazioni geografiche e al bisogno di “rappresentare” e quindi prima di “misurare” i nuovi territori.

In questo periodo vengono ideati molti degli strumenti topografici che, concettualmente inalterati seppur tecnicamente migliorati, sono sopravvissuti fino ai nostri giorni:

La tavoletta pretoriana il cui nome deriva dal matematico ed astronomo tedesco  Johann Richter detto Praetorius (1537-1616); c’ è però chi attribuisce l’ invenzione a Thomas Digges che la descrive  in una sua opera del 1591.  Questo goniografo, largamente usato ancora fino a pochi decenni or sono,  per i rilevamenti nelle medie e piccole scale, è costituito da una tavola di legno detta specchio (circa 50 x 70 cm), unita ad una base supportata da un treppiede: la base, negli esemplari meno datati, consente il livellamento, essendo munita di razze calanti. Sullo specchio viene posta una diottra che, negli strumenti più recenti è a cannocchiale distanziometrico, la cui base è costituita da una riga metallica graduata che rappresenta la linea di fede. Il punto di stazione si ottiene utilizzando una squadra zoppa. In dotazione alla tavoletta, per l’ orientamento,  è data una bussola o un declinatore magnetico. Questo strumento permette di tracciare il rilievo sul foglio, direttamente in campagna.

Le distanze venivano misurate con le catene agrimensorie, con le canne  (es. il trabucco, nel milanese), con il compasso agrimensorio o con l' odometro (waywiser): sono ancora lontani i tempi di  Porro e della tacheometria, anche se già nel 1674 il bolognese Geminiano Montanari (1633-1687) ideò la livella diottrica, dotata di cannocchiale con oculare distanziometrico usato con stadia a scopi.

Lo squadro agrimensorio o bussolo, come anticamente era conosciuto, è uno strumento di origini remote: Muzio Oddi (1569-1639) matematico e gnomonista italiano, nella sua pubblicazione,  “Dello squadro” (1625) ne illustra le forme e le versatilità di utilizzo.  In sintesi, lo squadro consente di determinare allineamenti semplici, perpendicolari e a 45 gradi. Nella sua forma classica, all’ italiana,  consiste in una scatola metallica di forma cilindrica; in Francia è spesso foggiato a prisma ottagonale. Nel corpo del cilindro sono praticate strette coppie di  fessure che servono, di volta in volta, da obbiettivo o da oculare. Per consentire allineamenti in zone montuose, le fessure sono riportate anche sul coperchio del cilindro: anche in epoche più remote, sono stati costruiti a tale scopo, degli squadri di forma sferica ed ovoidale. Sotto la base è applicata una sede troncoconica per l’ innesto a bastone.

Il grafometro venne inventato verso il finire del XVI secolo, a Parigi, da Philippe Danfrie (c. 1532-1606) incisore, ingegnere e inventore di strumenti scientifici. Lo strumento è presentato nel trattato “Declaration de l'usage du Graphometre”, pubblicato a Parigi nel 1597
Si tratta di un semicerchio graduato, in genere provvisto di bussola,  con una linea di mira fissa sul semicircolo, ed un’ alidada girevole sulla graduazione. Lo strumento è provvisto di innesto a perno  per treppiede.

 

Sisson theodolite







Anche l’ invenzione del teodolite risale a quest’ epoca. Furono i matematici inglesi Leonard Digges (1520–1559) e suo figlio Thomas (A geometrical practise named pantometria. London, 1571) che, a metà del sedicesimo secolo, suggerirono di montare sull’ alidada del piatto azimutale, un semicircolo verticale provvisto di una diottra di puntamento, realizzando così uno  strumento altazimutale concettualmente simile a quelli ancor oggi utilizzati. 
Esemplari di antichi teodoliti di questo tipo, sono conservati presso i maggiori musei scientifici del mondo: ad esempio quello realizzato dal costruttore
inglese Humphrey Cole nel 1586 e custodito presso il Museum of History Science, Oxford. Altri esempi, come il teodolite di Augustine Ryther si possono travare anche in Italia presso il Museo Galileo – Istituto Museo di Storia della Scienza di Firenze.Successivamente, ma siamo già nel XVIII secolo, la diottra di puntamento venne sostituita da un piccolo cannocchiale:lo strumento ideato da Jonathan Sisson a Londra nel 1737, era datato di movimenti a cremagliera, e provvisto di cannocchiale montato sopra al settore graduato verticale.

                                 
                                         teodolite di Sisson


               


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