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La lunga strada verso il modello topografico del paesaggio (MTP)

Nel dicembre 2019 è stato ufficialmente completato il modello topografico del paesaggio (MTP). Un successo che rappresenta la concretizzazione di molti anni di duro lavoro, iniziato con i primi esperimenti di digitalizzazione di swisstopo negli anni Sessanta.

13.05.2020 | frf

Rappresentazione virtuale della città vecchia di Berna, vista dall'alto
Berna, modellato con il TLM

La Svizzera è caratterizzata da innumerevoli elementi, come montagne, valli, fiumi, case, ponti, strade e foreste, solo per citarne alcuni. Ecco perché la sfida che swisstopo ha dovuto affrontare nella realizzazione del modello topografico del paesaggio (MTP) è stata immane. Al suo interno, infatti, ogni elemento paesaggistico della Svizzera ha una controparte digitale in forma tridimensionale. Milioni di elementi sono stati inseriti nel database, che a sua volta funge da base per la produzione delle carte nazionali.

La pianificazione di questa vasta raccolta di dati territoriali sulla Svizzera è cominciata nel 1999, mentre la creazione del modello ha avuto inizio nel 2008. Nel dicembre 2019 swisstopo ha potuto festeggiare il completamento dell’MTP.

I primi calcolatori elettronici di swisstopo

Il completamento dell’MTP rappresenta un culmine della digitalizzazione presso swisstopo. Ripercorrendo la storia della topografia nazionale, però, risulta chiaro che i sistemi informatizzati sono stati oggetto d’indagine da parte dell’Ufficio federale per ben sessant’anni. L’MTP va quindi considerato nell’ambito di questa lunga evoluzione.

Nel corso degli anni Sessanta l’«automazione», come veniva chiamata all’epoca la delega dei calcoli ai computer elettronici, si è fatta strada nella topografia nazionale. Nel 1967 e nel 1969, rispettivamente, la divisione di geodesia mise in servizio il Wanderer Conti e l’Hewpack 9100 A, i primi calcolatori da tavolo elettronici che sostituirono le tecniche analogiche come i logaritmi, le tabelle per le funzioni goniometriche e le macchine calcolatrici meccaniche.

Immagine del prodotto della calcolatrice elettronica da tavolo Hewpack 9100 A, prodotta alla fine degli anni '60
Hewpack 9100 A, il secondo calcolatore da tavolo di swisstopo

L’Hewpack 9100 A, in particolare, aprì nuovi orizzonti. Come fece notare nel 1972 il geodeta e in seguito direttore di swisstopo Erich Gubler, pioniere della digitalizzazione presso l’Ufficio federale di topografia, questa macchina era in grado di memorizzare diciannove numeri a dodici cifre, «calcolare qualsiasi funzione goniometrica semplicemente premendo un tasto» ed eseguire 500 addizioni al secondo.

Il calcolatore da tavolo consentiva un enorme risparmio in termini di tempo, da qui il suo ampio utilizzo: «Questo ha fatto sì che la macchina resti in funzione quasi tutto il giorno nei mesi invernali. Non è insolito che venga spostata da un ufficio all’altro tre volte al giorno», diceva Gubler.

I geodeti erano anche affascinati dal lavoro aritmetico dei computer elettronici che era sempre corretto. Gli errori, infatti, non erano quasi mai generati durante il calcolo, ma avvenivano durante l’inserimento manuale delle cifre in fase di programmazione: «Il computer è molto stupido, [...] ma segue i comandi del programmatore in modo molto preciso e con incredibile velocità.» Così Erich Gubler descrisse il rapporto tra l’uomo e il computer nel 1972. Una diagnosi che trova una certa rilevanza ancora oggi.

Computer a misura d'uomo con nastri magnetici come memoria dati
Unità centrale dell’IBM 360 modello 50 del centro di calcolo del Dipartimento militare federale

Trasferimento dei dati per posta

I due computer da tavolo raggiunsero i loro limiti di prestazione nell’elaborazione dei complessi calcoli di compensazione delle reti di triangolazione. Parallelamente, la topografia nazionale richiedeva agli inizi della digitalizzazione capacità di calcolo maggiori in tempi rapidi.

Il centro di calcolo del Dipartimento militare federale (DMF) fornì agli ingegneri della topografia nazionale gli impianti necessari per rispondere a questa esigenza. Era possibile memorizzare fino a 130 000 valori a dieci cifre ed effettuare circa un milione di addizioni al secondo. Tuttavia i computer della topografia nazionale non erano collegati all’elaboratore centrale del DMF: i risultati ottenuti con i calcolatori da tavolo dovevano essere digitati a mano e trasferiti su schede perforate, che alla fine alimentavano il computer del Dipartimento militare federale.

Il trasferimento delle schede perforate al centro di calcolo del DMF e l’invio dei risultati del calcolatore alla topografia nazionale venivano effettuati per posta, comportando così un ritardo di due giorni per ogni fase di calcolo. Solamente alla fine degli anni Settanta l’Ufficio federale fu in grado di collegare via modem il suo primo computer mainframe, il PRIME 400, al centro di calcolo del DMF.

Rappresentazione virtuale della città di Neuchâtel, vista obliqua dall'alto
Il centro di Neuchâtel nella visualizzazione MTP del geoportale federale

MTP: un passo importante nella digitalizzazione

Se guardiamo alle fasi iniziali della digitalizzazione presso swisstopo, possiamo asserire che l’MTP è la prosecuzione di uno sviluppo iniziato quasi sessant’anni fa con una macchina calcolatrice da tavolo. Dopo i primi passi compiuti nella geodesia sono stati introdotti negli anni Ottanta e Novanta dei modelli digitali basati sulla carta nazionale in scala 1:25 000. Sono stati creati così il modello altimetrico DHM25 e il modello del paesaggio VECTOR25. Lo svantaggio di questo tipo di modelli cartografici è che essi devono adottare la semplificazione (generalizzazione) delle relazioni spaziali dalle carte topografiche. Nelle carte, la generalizzazione è necessaria per garantire la loro leggibilità e interpretabilità.

La creazione e l’aggiornamento dell’MTP dal giugno 2008 rappresentano un cambiamento fondamentale nei processi di produzione di swisstopo. A differenza di quanto avveniva in passato, i modelli digitali non derivano più dalle mappe nazionali, ma sono le mappe nazionali a derivare dal modello digitale, l’MTP. Mentre i suoi predecessori si rifacevano alle carte, questo modello è prodotto direttamente sulla base di immagini aeree. In questo modo è possibile costruire un modello del paesaggio tridimensionale, preciso ed estremamente dettagliato come l’MTP, che contiene oltre 25 milioni di elementi – quelli chiaramente distinguibili tra loro, come le case o le strade, hanno una precisione nell’ordine dei decimetri.

L’MTP rappresenta un culmine della digitalizzazione presso swisstopo. Tuttavia, gli sviluppi degli ultimi sessant’anni dimostrano che l’Ufficio federale è costantemente al lavoro per ottimizzare la produzione e la fornitura dei dati territoriali. In futuro, swisstopo compirà sicuramente ulteriori passi in avanti nell’ambito della digitalizzazione, che al momento però sono ancora difficili da prevedere.

Ufficio federale di topografia swisstopo Seftigenstrasse 264
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