Proiezioni e sistemi di riferimento

Le carte geografiche sono piatte (un piano) ma le superfici che esse rappresentano sul globo sono curve (nello spazio). Il concetto di proiezione è richiesto per rappresentare uno spazio tridimensionale su una carta a due dimensioni. Una carta geografica accurata dovrebbe indicare in legenda il nome ed i parametri del sistema di proiezione adottato.

Durante il processo di proiezione dei dati reali su un foglio di carta sono introdotti inevitabilmente degli errori. Anche i più accurati sistemi di proiezione comportano distorsioni di almeno una delle caratteristiche geografiche: forma, area, direzione, distanza. Una distinzione tra i diversi sistemi di proiezione viene operata proprio sulla base delle caratteristiche del mondo reale rispettate:

1. le proiezioni equivalenti preservano le aree,
2. le proiezioni conformi gli angoli,
3. quelle equidistanti le distanze tra punti determinati

 Non esiste un sistema di proiezione preferibile in assoluto, l'adozione di un sistema piuttosto che un altro dipende dall'uso cui è destinata la cartografia e dalla estensione della zona da rappresentare.

Il primo passo nel processo di proiezione è quello di individuare uno o più punti di contatto tra la terra e la superficie di proiezione, orientando quest'ultima in maniera secante o tangente rispetto al globo.

La localizzazione del punto o della linea di contatto tra le due superfici è importante poiché si tratta del punto o della linea a distorsione zero. In generale, le distorsioni aumentano con la distanza dalla zona di contatto.

Il sistema di coordinate geocentriche è basato su un nomale sistema di coordinate  (X, Y, Z) con l’origine posta nel centro della Terra. È il sistema che una unità GPS usa al suo interno per eseguire i propri calcoli; è raramente utilizzato per rappresentazioni, solitamente il dato raccolto e memorizzato viene convertito in alti sistemi di coordinate.

Il sistema di coordinate sferiche o Geografiche è probabilmente il più conosciuto. È basato su angoli relativi ad un meridiano di riferimento (prime meridian) ed all’Equatore, angoli solitamente espressi con i concetti di longitudine e latitudine.

Le altezze sono di solito fornite rispetto al livello medio del mare oppure rispetto al datum (una definizione specifica del sistema di riferimento).

Il sistema di coordinate cartesiane è definito come un sistema di coordinate piane sulla superficie della Terra.

Il più conosciuto sistema di coordinate è l’Universale Trasverso Mercatore (UTM), ma vengono spesso definiti sistemi piani a livello locale. È un sistema molto pratico dal punto di vista operativo e abbastanza accurato su piccole distanze, il che facilita le misure di lunghezze, angoli ed aree. I sistemi di coordinate cartesiane sono fortemente legati alle proiezioni.