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Guida all'uso

ISOMAP & ROTOMAPRicostruzione e Restituzione Grafica Superfici

& Analisi della Caduta Blocchi

Geo Soft di ing. G. Scioldo

ISOMAP& ROTOMAP for Windows - Guida all'uso - i

Sommario

Capitolo 1 - Introduzione al programma............................................................................................................1

Introduzione al programma.............................................................................................................................. 1

Capitolo 2 - Installazione ed avvio del programma...........................................................................................2

Requisiti necessari per l'esecuzione del programma.......................................................................................2Installazione del programma............................................................................................................................ 2

Capitolo 3 - Protezione del programma.............................................................................................................4

Chiave di protezione........................................................................................................................................ 4Chiave di protezione su porta parallela.....................................................................................................4

Windows 95, Windows 98 e Windows Me...........................................................................................4Windows NT, Windows 2000 e Windows XP......................................................................................4

Chiave di protezione su porta USB............................................................................................................4Windows 95, Windows 98, Windows Me, Windows 2000, Windows XP.............................................5Windows NT........................................................................................................................................ 5

Capitolo 4 - Uso del programma in rete.............................................................................................................6

Uso del programma in rete.............................................................................................................................. 6

Capitolo 5 - Informazioni generali...................................................................................................................... 7

Convenzioni..................................................................................................................................................... 7

Capitolo 6 - Interfaccia utente............................................................................................................................. 8

Interfaccia utente ed introduzione dati.............................................................................................................8Interfaccia utente: la barra dei menu ed i menu.........................................................................................8La finestra di anteprima di stampa.............................................................................................................9Gestione delle finestre per l'introduzione dati............................................................................................9Gestione dell'introduzione dei dati mediante tabelle................................................................................10Le Finestre di Messaggio......................................................................................................................... 12Help on Line............................................................................................................................................ 12

Capitolo 7 - Introduzione al modulo ISOMAP..................................................................................................13

Introduzione al modulo ISOMAP.................................................................................................................... 13Operazione Creazione Griglia - ISOMAP................................................................................................13

Metodi Classici: la Media Pesata.......................................................................................................13Metodi Classici: il Kriging................................................................................................................... 14Metodo della Superficie Polinomiale Limite.......................................................................................14Procedura d'uso................................................................................................................................ 14

Operazione Pendenze - ISOMAP............................................................................................................15Procedura d'uso................................................................................................................................ 15

Operazione Esposizioni - ISOMAP..........................................................................................................15Procedura d'uso................................................................................................................................ 15

Operazione Differenza griglie - ISOMAP.................................................................................................15Procedura d'uso................................................................................................................................ 15

ISOMAP& ROTOMAP for Windows - Guida all'uso - ii

Operazione Trasformazioni Lineari - ISOMAP.........................................................................................16Procedura d'uso................................................................................................................................ 16

Operazione Filtraggio - ISOMAP.............................................................................................................16Procedura d'uso................................................................................................................................ 16

Operazione Duplica Lavoro - ISOMAP....................................................................................................16Procedura d'uso................................................................................................................................ 16

Operazione Importazione DTM - ISOMAP...............................................................................................17Procedura d'uso................................................................................................................................ 17

Capitolo 8 - Comandi comuni........................................................................................................................... 18

Menu Lavoro (ALT,L)...................................................................................................................................... 18Comando Nuovo Lavoro (ALT,L,N)...........................................................................................................18Comando Apri Lavoro (ALT,L,A)................................................................................................................19Comando Cancella Lavoro (ALT,L,C)........................................................................................................20Comando Configura Stampante (ALT,A,C)................................................................................................20

Menu Stampa (ALT,S)..................................................................................................................................... 20Comando Parametri (ALT,S,P).................................................................................................................. 21

La finestra di dialogo "Definizione parametri grafici"..........................................................................21Pulsante <Assegnazione Manuale Colori>........................................................................................24

Comando Stampa Griglia (ALT,S,G)..........................................................................................................25Comando Stampa Sezione (ALT,S,Z).......................................................................................................25

La finestra di dialogo “Parametri grafici sezione”...............................................................................25Comando Esporta in formato SLK (ALT,S,E).............................................................................................26Comando Configura (ALT,S,C)..................................................................................................................27

Menu Uscita (ALT,U)....................................................................................................................................... 28

Capitolo 9 - Menu del modulo ISOMAP - Creazione griglia............................................................................29

Menu Edizione (ALT,E) - Creazione Griglia.....................................................................................................29Comando Edizione Punti (ALT,E,P)...........................................................................................................29

La finestra di dialogo "Edizione dei punti di misura"..........................................................................29Comando Parametri Costruzione Griglia (ALT,E,G)..................................................................................30

La finestra di dialogo "Parametri costruzione griglia".........................................................................30Esempi.............................................................................................................................................. 31

Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................33Menu Calcoli (ALT,C) - Creazione Griglia.......................................................................................................34

Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)...................................................................................................34Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)..........................................................................................................34

Menu Stampa (ALT,S) - Creazione griglia.......................................................................................................34

Capitolo 10 - Menu del modulo ISOMAP - Pendenze......................................................................................35

Menu Edizione (ALT,E) - Pendenze................................................................................................................35Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................35

Menu Calcoli (ALT,C) - Pendenze................................................................................................................... 35Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)...................................................................................................35Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)..........................................................................................................35

Menu Stampa (ALT,S) - Pendenze.................................................................................................................. 35

Capitolo 11 - Menu del modulo ISOMAP - Esposizioni...................................................................................36

Menu Edizione (ALT,E) - Esposizioni..............................................................................................................36Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................36

Menu Calcoli (ALT,C) - Esposizioni.................................................................................................................36Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)...................................................................................................36Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)..........................................................................................................36

Menu Stampa (ALT,S) - Esposizioni................................................................................................................36

Capitolo 12 - Menu del modulo ISOMAP - Differenza griglie..........................................................................37

ISOMAP& ROTOMAP for Windows - Guida all'uso - iii

Menu Edizione (ALT,E) - Differenza griglie.....................................................................................................37Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................37Comando Selezione File Differenza Griglia (ALT,E,G)..............................................................................37

La finestra "Definizione lavoro sottraendo"........................................................................................37Menu Calcoli (ALT,C) - Differenza Griglie.......................................................................................................38


Menu Stampa (ALT,S) - Differenza griglie.......................................................................................................38

Capitolo 13 - Menu del modulo ISOMAP - Trasformazioni lineari.................................................................39

Menu Edizione (ALT,E) - Trasformazioni lineari..............................................................................................39Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................39Comando Parametri Trasformazioni Lineari (ALT,E,T)..............................................................................39

La finestra di dialogo "Parametri Trasformazione Lineare"................................................................39Menu Calcoli (ALT,C) - Trasformazioni Lineari................................................................................................40


Menu Stampa (ALT,S) - Trasformazioni Lineari..............................................................................................40

Capitolo 14 - Menu del modulo ISOMAP - Filtraggio......................................................................................41

Menu Edizione (ALT,E) - Filtraggio.................................................................................................................. 41Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................41Comando Selezione Filtro (ALT,E,F).........................................................................................................41

La finestra di dialogo "Selezione Filtro".............................................................................................41Comando Edizione Filtro (ALT,E,E)...........................................................................................................42

Menu Calcoli (ALT,C) - Filtraggio.................................................................................................................... 42Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)...................................................................................................43Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)..........................................................................................................43

Menu Stampa (ALT,S) - Filtraggio................................................................................................................... 43

Capitolo 15 - Introduzione al modulo ROTOMAP............................................................................................44

Introduzione al modulo ROTOMAP...............................................................................................................44Operazione Rotolamento massi - ROTOMAP.........................................................................................44

Procedura d'uso................................................................................................................................ 47

Capitolo 16 - Menu del modulo ROTOMAP - Rotolamento massi.................................................................48

Menu Edizione (ALT,E) - Rotolamento Massi..................................................................................................48Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)..................................................................................................48Comando Parametri Calcolo Rotolamento (ALT,E,C)................................................................................48

La finestra di dialogo "Parametri rotolamento massi"........................................................................48Comando Parametri Geomeccanici Rotolamento (ALT,E,G).....................................................................50Comando Posizionamento Punti di Partenza (ALT,E,P)............................................................................51

La finestra di dialogo "Edizione dei punti di partenza".......................................................................51Comando Posizionamento Reti (ALT,E,R).................................................................................................52

La finestra di dialogo "Edizione dei punti di posizionamento delle reti".............................................52Menu Calcoli (ALT,C) - Rotolamento Massi....................................................................................................53

Comando Calcolo Scendimenti (ALT,C,S).................................................................................................53Comando Calcolo Arrivi (ALT,C,A)............................................................................................................54Comando Calcolo Energie Medie (ALT,C,E).............................................................................................54Comando Calcolo Energie Massime (ALT,C,M)........................................................................................54Comando Calcolo Tempi Minimi (ALT,C,T)...............................................................................................54Comando Calcolo Altezze Massime (ALT,C,L)..........................................................................................54Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)..........................................................................................................54

Menu Stampa (ALT,S) - Rotolamento Massi...................................................................................................54Comando Parametri (ALT,S,P).................................................................................................................. 55Comando Selezione Tematismi (ALT,S,T).................................................................................................55

La finestra di dialogo "Selezione dei tematismi"................................................................................55

ISOMAP& ROTOMAP for Windows - Guida all'uso - iv

Comando Stampa Griglia (ALT,S,G)..........................................................................................................56Comando Stampa Sezione (ALT,S,Z).......................................................................................................56Comando Stampa Scendimenti (ALT,S,S).................................................................................................56

La finestra di dialogo "Parametri per la stampa delle sezioni"...........................................................57Comando Esporta in formato SLK (ALT,S,E).............................................................................................57Comando Configura (ALT,S,C)..................................................................................................................57

Capitolo 17 - Rotomap, un esempio commentato...........................................................................................58

Rotomap, un esempio commentato...............................................................................................................58

Capitolo 18 - Reported values for coefficients of restitution.........................................................................63

Reported values for coefficients of restitution................................................................................................63Bibliografia..................................................................................................................................................... 64

ISOMAP& ROTOMAP for Windows - Guida all'uso - 1

Capitolo 1 - Introduzione al programma

Introduzione al programmaISOMAP permette il calcolo e la restituzione grafica in forma di curve di livello di superfici di elevata qualità.Il programma prevede due tipologie di operazioni: le operazioni "di base" e le operazioni "aggiuntive".

Sono operazioni di base:

Generazione Griglie

Pendenze medie e Pendenze massime

Esposizioni

Importazione file DTM

Differenza di Griglie

Trasformazione Lineare

Filtraggio

Le operazioni aggiuntive sono invece correlate al trattamento di dati idrogeologici (Inquimap) ed alla simulazione del rotolamento massi (Rotomap).

Ciascun lavoro è caratterizzato dall'operazione selezionata. Necessitando ogni operazione di informazioni e dati diversi, il programma modifica, pur mantenendo invariato l'aspetto della barra di menu presente nella prima riga dello schermo, i comandi presenti all'interno di alcuni dei menu in funzione dell'operazione selezionata.

Per rendere più veloce la consultazione, si è quindi deciso di illustrare i menu, il cui contenuto dipende dalla scelta dell'operazione, all'interno del capitolo dedicato all'illustrazione dell'operazione stessa.


Capitolo 2 - Installazione ed avvio del programma

Requisiti necessari per l'esecuzione del programma.

Processore classe Pentium®

Microsoft® Windows® 95 OSR 2.0, Windows 98, Windows Millennium, Windows NT®* 4.0 con Service Pack 5 o 6, Windows 2000, Windows XP

64 MB di RAM (128 MB raccomandati)

100 MB di spazio disponibile su hard-disk

Lettore CD-ROM

Stampante: per il corretto funzionamento del programma è indispensabile che sia installata una stampante, anche se non deve necessariamente essere connessa al PC.

Installazione del programmaPer eseguire l'installazione di ISOMAP occorre avviare il programma di installazione ROTOMAP32SETUP.EXE dal CD-ROM o dalla cartella in cui esso è stato scaricato.

Premere il pulsante Setup …

… e selezionare la cartella in cui deve essere creata la cartella ROTOMAP32. Fate clic sul pulsante Continue ed il programma sarà automaticamente installato.


Per eseguire l’avvio dell’applicazione fate clic sul pulsante Start quindi scegliete dal menu Programmi il gruppo geo&soft32 e fate clic sull’icona di rotomap32. A questo punto sarà possibile scegliere la lingua in cui si desidera utilizzare il programma facendo clic sulla relativa bandiera.

La selezione effettuata sarà salvata all'interno del file "LANGUAGE.CFG" presente nella cartella del programma. Per selezionare una diversa lingua è sufficiente cancellare questo file prima di avviare il programma; così facendo verrà nuovamente proposta la finestra di selezione della lingua.


Capitolo 3 - Protezione del programma

Chiave di protezioneIl programma funzionerà solamente se la chiave hardware è collegata alla porta, e se le procedure di installazione sono state eseguite correttamente.

Chiave di protezione su porta parallelaApplicare alla porta parallela, vale a dire alla porta a cui è normalmente collegato il cavo della stampante, la chiave di protezione hardware fornita con il programma; essa deve essere installata prima di altre eventuali chiavi hardware, quantunque possa lavorare in serie con esse. Il cavo della stampante può essere a sua volta collegato alla chiave di protezione, che risulta così collegata tra computer e stampante in modo totalmente trasparente, in quanto essa non ostacola il normale funzionamento della stampante.

Per ulteriori informazioni sulle chiavi di protezione hardware potete visitare il sito Web http://www.eutron.com

Windows 95, Windows 98 e Windows MeSu sistemi Windows 95, Windows 98 e Windows Me, la presenza della chiave di protezione su porta parallela è automaticamente determinata dal sistema, e non richiede pertanto informazioni aggiuntive.

Windows NT, Windows 2000 e Windows XPSu sistemi Windows NT/2000/XP occorrerà installare i drivers di gestione della chiave utilizzando una delle seguenti procedure:

Installazione da CD ROM

1. avviare Windows ed effettuare un LOGIN come AMMINISTRATORE

2. selezionare dal CD di installazione la cartella \HARDKEYDRIVERS\PARALLEL\Parallel_NT-2000-XP ed avviare il programma SKEYADD.EXE

3. riavviare la macchina

Installazione mediante aggiornamento Internet


2. installare il programma scaricato da Internet

3. selezionare la cartella \HARDKEYDRIVERS\Parallel_NT-2000-XP ed avviare il programma SKEYADD.EXE


Chiave di protezione su porta USB

Per ulteriori informazioni sulle chiavi di protezione hardware potete visitare il sito Web http://www.eutron.com


Windows 95, Windows 98, Windows Me, Windows 2000, Windows XPLavorando su sistemi Windows 9x, Windows Me, Windows 2000 e Windows XP il sistema operativo riconoscerà automaticamente la presenza di un nuovo hardware ed avvierà la procedura di installazione; quando Windows chiederà di installare il driver, specificate la cartella dalla quale dovrà essere caricato:



2. inserire nell'apposita porta USB la chiave di protezione e selezionare dal CD di installazione la cartella \HARDKEYDRIVERS\USB_9x-Me-2000-XP




3. inserire nell'apposita porta USB la chiave di protezione e selezionare la cartella HARDKEYDRIVERS\USB_9x-Me-2000-XP

Windows NTLavorando su di un sistema Windows NT occorrerà installare i drivers di gestione della chiave utilizzando una delle seguenti procedure:



2. selezionare dal CD di installazione la cartella \HARDKEYDRIVERS\USB_NT4 ed avviare il programma SKEYUSBADD.EXE





3. selezionare la cartella HARDKEYDRIVERS\USB_NT4 ed avviare il programma SKEYUSBADD.EXE



Capitolo 4 - Uso del programma in rete

Uso del programma in reteI programmi possono essere usati in rete locale senza dover necessariamente spostare la chiave hardware da un PC all’altro. È inoltre possibile acquistare licenze multiple per l’utilizzo dei programmi su più postazioni contemporaneamente.

Vengono rispettivamente definiti “Server” l’elaboratore al quale è fisicamente connessa la chiave hardware, e “Client“ gli elaboratori che remotamente richiedono al server l’autorizzazione a funzionare in modalità non dimostrativa. Il programma deve innanzi tutto essere installato sul Server (compresi i driver della chiave hardware) e su ciascun Client (in modalità dimostrativa).Sul server deve quindi essere installato il programma di gestione della chiave hardware KEYSERVER.EXE, utilizzando il programma di installazione reperibile sul CD-ROM o sul nostro sito Web all’indirizzo:http://www.geoandsoft.com/download/KeyServerSetup.exeAvviato KEYSERVER.EXE comparirà la finestra del programma di gestione della chiave hardware.

Occorre fare clic sul bottone “Create Program Configuration File”, e quindi sfogliare la rete cercando il programma per il quale si vuole abilitare l’utilizzo in rete (a titolo di esempio il percorso potrebbe essere \\COMPUTER03\C\PROGRAMMI\ISOMAP32\ISOMAP32.EXE).Da questo momento, e a condizione che il programma KEYSERVER.EXE sia avviato, il programma ISOMAP32.EXE installato sul PC “computer03” sarà pienamente operativo.

NOTA: l’utilizzo contemporaneo dei programmi su più postazioni è subordinato all’acquisto di licenze multiple. Diversamente i programmi potranno essere eseguiti in modalità non dimostrativa su di un solo elaboratore alla volta.


Capitolo 5 - Informazioni generali

ConvenzioniIn questo documento vengono utilizzate alcune convenzioni tipografiche e della tastiera al fine di facilitare il riconoscimento delle informazioni.

Lo stile grassetto è utilizzato per indicare nomi di comandi e relative opzioni. Il testo scritto in grassetto deve pertanto essere digitato esattamente come riportato, sia per quanto riguarda i caratteri che per quanto riguarda gli spazi.

Le parole in corsivo indicano la richiesta di informazioni.

Il carattere MAIUSCOLO indica invece i nomi dei computer, delle stampanti, delle cartelle e dei files.

Per quanto riguarda le convenzioni della tastiera vengono usate le seguenti notazioni:

- TASTO1+TASTO2 - indica che occorre tenere premuto il TASTO1 e premere il TASTO2. Ad esempio ALT+C significa tenere premuto il tasto ALT ed allo stesso tempo premere il tasto C. I tasti vengono sempre indicati in maiuscoletto.

- TASTO1,TASTO2 - la virgola tra i nomi dei tasti indica che i tasti devono essere premuti in sequenza. Ad esempio ALT,C indica che deve essere premuto il tasto ALT e quindi, dopo averlo rilasciato, il tasto C.

Il nome dei tasti sulla tastiera potrebbe non corrispondere con quello riportato in questo manuale a causa del diverso layout. Con il nome di tasti DIREZIONE vengono indicati i tasti FRECCIA SU, FRECCIA GIÙ, FRECCIA SINISTRA, FRECCIA DESTRA.


Capitolo 6 - Interfaccia utente

Interfaccia utente ed introduzione datiL'interfaccia utente è stata pensata per essere facile e potente con una guida costante, pratica e teorica, che aiuti e guidi l'utilizzatore nella gestione dei programmi senza obbligarlo ad una frequente consultazione dei manuali.Tutti i comandi sono contenuti all'interno dei menu a tendina presenti nella barra dei menu, selezionabili sia con il mouse sia da tastiera. La disposizione dei menu, studiata secondo criteri ergonomici, rispetta l'ordine logico delle operazioni inibendo l'accesso alle operazioni successive fino a che non siano stati forniti tutti i dati richiesti nella sezione precedente. Lo schema dell'interfaccia è conservato per quanto possibile in tutti i programmi di nostra produzione per rendere più semplice il passaggio da un programma all'altro, senza dover imparare comandi e procedure diverse per funzioni simili (come l'inserimento dei dati o la gestione dei files) o dover, all'opposto, utilizzare comandi simili per funzioni diverse.Esaminiamo ora i componenti generali utilizzati nell'interfaccia utente dei programmi della Geo Soft.

Interfaccia utente: la barra dei menu ed i menuLa barra dei menu gestisce l'accesso a tutti i comandi del programma. La filosofia generale che regola l'uso dei menu ne prevede una disposizione quanto più possibile ergonomica, semplice ed intuitiva.

Per effettuare elaborazioni complete i menu devono (generalmente) essere utilizzati da sinistra a destra, ed in ciascuno di essi i singoli comandi dall'alto in basso seguendo uno schema quanto possibile fisso: definizione del nome del lavoro, introduzione dei dati richiesti ed esecuzione dei calcoli, restituzione grafica in forma di anteprima o di stampa definitiva.Si noti che i programmi possono disabilitare automaticamente alcuni menu od alcune voci all'interno di questi ultimi allorché l'operazione in oggetto non sia correntemente possibile; esempi tipici sono la disattivazione del menu di calcolo finché non sia stato completato l'inserimento dei dati e la disattivazione del menu di stampa fino a che non siano stati eseguiti i calcoli.Per scegliere un comando da un menu possono essere seguite le seguenti procedure:

puntare sul menu da attivare e fare clic, quindi puntare sul comando da aprire e fare clic. Qualora non voleste selezionare un comando presente in questo menu, uscite dall'area del menu prima di rilasciare il pulsante del mouse.

premere il tasto ALT per attivare la barra dei menu: per aprire il primo menu premere la lettera sottolineata presente nel nome oppure premere INVIO od ancora la freccia GIÙ. Per far eseguire un comando presente all'interno del menu selezionato, premere la lettera sottolineata presente all'interno del nome, oppure spostarsi ancora in alto o in basso con i tasti DIREZIONE fino ad evidenziare il comando desiderato e premere INVIO. Per chiudere i menu senza eseguire alcun comando basta premere il tasto ESC.


La finestra di anteprima di stampaNella finestra di anteprima di stampa, visualizzata lungo la parte superiore della finestra al posto della barra dei menu, è presente la barra degli strumenti. Essa consente di accedere rapidamente con il mouse ai diversi comandi. Per selezionare uno dei comandi in essa contenuti fate clic sull'icona corrispondente. La barra degli strumenti dispone dei seguenti comandi:

- Zoom +: facendo clic sulla prima icona si attiva la funzione Zoom, utilizzabile solo con il mouse, che permette di ingrandire parte del grafico. La funzione resta attiva fino a che non viene selezionata l'icona Zoom -. Per ingrandire una parte del grafico:

fate clic sull'icona quindi selezionate la zona da ingrandire facendo clic nel punto di inizio della finestra di ingrandimento e trascinando il mouse fino a che il rettangolo che delimita la zona da ingrandire non contiene tutti gli elementi desiderati. A questo punto, lasciate il pulsante. Nota: Data la bassa risoluzione dello schermo, i testi possono apparire leggermente differenti in funzione del livello di zoom. Questo non ha alcun effetto sulla qualità di stampa degli output finali.

- Zoom -: facendo clic sulla seconda icona il grafico viene riportato alla dimensione originale.

- Frecce: facendo clic sulle icone a forma di freccia dopo aver attivato l'opzione "Zoom +" si scorre il grafico presente sullo schermo.

- Stampa: facendo clic su questa icona il grafico viene inviato alla stampante predefinita.

- Stampa ridimensionato: facendo clic su questa icona il grafico viene inviato alla stampante predefinita, automaticamente ridimensionato in modo da poter essere stampato in un unico foglio.

- Creazione DXF: facendo clic su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato DXF, di default uguale al nome del file di dati.

- Creazione EMF (W): facendo clic su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato EMF (Enhanced Windows Metafile) - compatibile con i filtri di importazione di Microsoft Word.

- Creazione EMF (D): facendo clic su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato EMF (Enhanced Windows Metafile) - compatibile con i filtri di importazione di Corel Draw.

- Uscita: facendo clic su questa icona si chiude la finestra e si torna al programma.

Gestione delle finestre per l'introduzione datiI comandi contenuti all'interno dei menu possono dar luogo ad una azione immediata oppure visualizzare una finestra di dialogo per l'introduzione o la modifica dei diversi set di dati.Quando una finestra è visibile vengono ignorate tutte le azioni che non si riferiscono alla gestione della finestra stessa; pertanto è necessario chiuderla per riprendere il normale utilizzo del programma.


Nel bordo in alto della finestra è presente la barra del titolo, la quale ricorda sinteticamente la funzione della finestra attiva. Le finestre possono essere riposizionate in una diversa area dello schermo semplicemente trascinando la barra del titolo. All'interno delle finestre di dialogo vengono impiegati alcuni tipi fondamentali di strumenti d'uso: campi per l'inserimento di dati, liste di selezione e pulsanti di controllo.I campi per l'inserimento di dati gestiscono l'immissione dei valori e dei testi. Al loro interno sono utilizzabili la maggior parte dei tasti di editing (HOME, END, INS, CANC, ecc.). Se il campo presenta sul lato destro una freccia rivolta verso il basso significa che possiede un elenco di scelta. Per visualizzare il contenuto dell'elenco e selezionarne un elemento:

fare clic sull'icona quindi fare clic sull'elemento da selezionare

premere freccia GIÙ fino a quando compare l'elemento da selezionare. È anche possibile premere una lettera per posizionarsi direttamente sul primo elemento che inizia con la lettera digitata.

I pulsanti di controllo presenti nelle finestre sono tre:

<Conferma> - salva i dati inseriti e passa alla fase successiva.

<Annulla> - chiude la finestra senza salvare i dati introdotti od eseguire il comando.

<Help> - produce una finestra contenente alcune informazioni generali sulla finestra selezionata.

Per utilizzare i pulsanti di controllo:

fare clic sul pulsante

premere ALT+LETTERA SOTTOLINEATA

Per l'editing dei dati all'interno delle finestre si utilizzano i seguenti tasti:

TAB - sposta il cursore nel campo successivo; qualora il cursore fosse posizionato all'interno dell'ultimo campo visibile porta il cursore sul primo pulsante di controllo della finestra. Premendo SHIFT+TAB il cursore torna nel campo precedente.

INVIO - sposta il cursore nel campo successivo. Se il cursore è posizionato su uno dei pulsanti presenti nella finestra viene eseguito il comando corrispondente.

BACKSPACE - cancella l'ultimo carattere inserito.

DEL - cancella il carattere a destra del cursore.

ESC - chiude la finestra senza salvare i valori introdotti od eseguire il comando. È equivalente all'uso del pulsante <Annulla>.

FRECCIA SU / FRECCIA GIÙ - sono utilizzabili nei soli campi multipli, cioè in quei campi in cui è presente un elenco di scelta.

FRECCIA SINISTRA / FRECCIA DESTRA - spostano il cursore all'interno del campo.

HOME - porta il cursore in testa al campo.

END - porta il cursore sull'ultima posizione del campo.

Spostando il cursore all'interno dei diversi campi viene proposto nell'apposito spazio, presente nella parte bassa della finestra, un breve testo di spiegazione del dato richiesto. Qualora il testo esplicativo non sia completamente visibile, può essere visualizzato facendo doppio clic all'interno della zona dedicata all'help.

Gestione dell'introduzione dei dati mediante tabelleSono utilizzate per l'introduzione di lunghe sequenze di numeri e/o di testo. I tasti da utilizzare sono i seguenti:

TAB - sposta il cursore sul primo pulsante della finestra; premendo nuovamente il tasto TAB il cursore si sposta sui pulsanti successivi.

SHIFT+TAB - porta il cursore sul pulsante precedente.

INVIO - sposta il cursore nel campo successivo. Se il cursore è posizionato su uno dei pulsanti presenti nella finestra viene eseguito il comando corrispondente.

PAGE UP - riporta indietro di 15 righe

PAGE DOWN - porta avanti di 15 righe.


FRECCIA SU - sposta il cursore nel campo soprastante.

FRECCIA GIÙ - sposta il cursore nel campo sottostante.

FRECCIA SINISTRA / FRECCIA DESTRA - spostano il cursore rispettivamente nel campo a sinistra ed a destra di quello in cui è posizionato il cursore.

BACKSPACE - cancella l’ultimo carattere presente nel campo.

HOME - porta il cursore all'inizio della riga.

END - porta il cursore alla fine della riga.

F2 - porta il contenuto del campo all’interno della cella presente sotto la barra del titolo della finestra, per permetterne una più agevole modifica. In alternativa potete fare doppio clic sul contenuto della cella. Quando lavorate all'interno di questo campo ricordate di premere INVIO per confermare le modifiche effettuate prima di chiudere la finestra con il pulsante <Ok> o di spostare il cursore del mouse in un'altra cella.

Le tabelle dispongono inoltre di due pulsanti aggiuntivi:

<Inserisci> - crea una riga vuota prima di quella in cui è posizionato il cursore.

<Elimina> - cancella la riga in cui è posizionato il cursore.

Spostando il cursore all'interno dei diversi campi viene proposto nell'apposito spazio, presente nella parte bassa della finestra, un breve testo di spiegazione del dato richiesto. Qualora il testo esplicativo non sia completamente visibile, può essere visualizzato facendo doppio clic all'interno della zona dedicata all'help.

Suggerimento importante

Il contenuto delle tabelle può essere importato od esportato da / verso altre applicazioni, quali Microsoft Excel.

Per copiare il contenuto della tabella:

premere la combinazione di tasti CTRL+C. Tutte le informazioni presenti vengono temporaneamente salvate negli Appunti di Windows.

Per incollare il contenuto degli Appunti in una nuova tabella:

premere la combinazione di tasti SHIFT+INS oppure la combinazione di tasti CTRL+V.


Le Finestre di MessaggioSono finestre non destinate all'inserimento dei dati ma esclusivamente alla comunicazione di particolari messaggi sullo stato del sistema, quali ad esempio il verificarsi di un errore dovuto ad un uso improprio del programma.

Help on LineI programmi sono dotati di un potente dispositivo di aiuto costantemente disponibile alla consultazione (Help on Line). È possibile richiedere informazioni e suggerimenti sui comandi o sull'uso del programma utilizzando le seguenti procedure:

1. premendo il tasto funzione F1 dopo aver posizionato il cursore sull’elemento di cui si desidera avere maggiori informazioni.

2. scegliendo Sommario dal menu Help.

3. facendo clic sul pulsante Help presente in ogni finestra.


Capitolo 7 - Introduzione al modulo ISOMAP

Introduzione al modulo ISOMAPIl calcolo è basato su due fasi di trattamento, la prima delle quali consiste nella creazione di una griglia regolare a partire da un "seminato" di punti sparsi, la seconda nella ricostruzione delle curve a partire dalla griglia regolare.La prima fase può essere realizzata attraverso i due noti metodi del reciproco della distanza e del kriging, oppure attraverso un sofisticato algoritmo di interpolazione ed estrapolazione basato sul riconoscimento di un trend regionale di tipo polinomiale.L'applicazione di un algoritmo a trend polinomiale permette di generare punti esterni al nucleo dei valori rilevati tali da rispettare l'andamento generale della superficie, anche quando questa assume geometrie non approssimabili con un semplice piano.Questa proprietà è particolarmente preziosa per tutte quelle discipline che richiedono la valutazione di linee di flusso ortogonali alle curve di livello; in questi casi, infatti, i comuni algoritmi di estrapolazione basati su medie pesate (tra cui anche il kriging) possono portare ad errori gravi come la completa inversione della direzione del flusso nelle aree più esterne della mappa.L'uso di un algoritmo a trend polinomiale per la generazione dei punti necessari a completare il reticolo utilizzato permette inoltre di ottenere una superficie più realistica anche nelle zone interne al nucleo dei punti di misura, in quanto rende la valutazione meno sensibile alla distribuzione spaziale ed alla densità dei valori rilevati.La griglia a maglie quadrilatere regolari viene poi interpolata con spline bicubiche, ottenendo una superficie intrinsecamente continua e continuamente derivabile ed (al limite) passante per i punti di misura.

Operazione Creazione Griglia - ISOMAPL'operazione principale alla base di qualsiasi lavoro eseguito con questo programma è la costruzione della griglia per il calcolo della superficie. La griglia deve essere a maglie quadrate e viene generata, utilizzando uno dei metodi di calcolo proposti dal programma, a partire da un set di terne di valori comunque disposti sull'area in esame. Va da sé che maggiori sono la regolarità e la densità delle stazioni di misura, maggiore è l'affidabilità del risultato finale, indipendentemente dal metodo di calcolo utilizzato. Vediamo ora quali sono i metodi di calcolo proposti.

Metodi Classici: la Media PesataI metodi classici per la stima del valore di una variabile spaziale in un determinato punto in funzione di una determinata distribuzione di valori misurati sono basati sull'utilizzo di tecniche correlate all'uso di medie pesate.La difficoltà consiste, in questi casi, nel determinare il set di pesi da attribuire alle diverse letture per ottenere la stima ottimale. Il metodo più semplice consiste nell'attribuire un peso tanto maggiore quanto più la stazione di misura risulta vicina al punto in cui effettuare la stima. Si usa quindi come peso una funzione in cui la distanza appare al denominatore, cioè, in generale:

Z'(p) = /(Z(i) * (1 / D(i, p) )) (1 / D(i, p) )i=1

n

i=1

n

dove:Z'(p) = valore stimato al punto pZ(i) = valore misurato al punto iD(i,p) = distanza tra il punto p e il punto ialpha = esponente di influenzan = numero di punti di misuraLe sommatorie vengono di norma estese a tutti i punti di misura, ciononostante è possibile considerare un determinato raggio di influenza ed estendere le sommatorie ai soli punti che si trovano ad una distanza inferiore ad esso.In questo secondo caso, soprattutto qualora la griglia sia piuttosto fitta ed il numero di stazioni di misura limitato, può darsi il caso che due nodi contigui abbiano entro il proprio raggio di influenza rispettivamente n e n-1 (con n piccolo!) punti di misura: la superficie che si ottiene subisce così una variazione tra i due nodi artificiosamente brusca, in altre parole la superficie che si ottiene risulta intrinsecamente discontinua. Aumentare l'esponente di influenza ha l'effetto di "irrigidire" la superficie nell'intorno delle stazioni di misura; infatti il rapporto tra reciproci di distanze aumenta con l'aumentare di alpha, e quindi l'influenza del punto più vicino diventa decisamente predominante.


Metodi Classici: il KrigingIl Kriging è un metodo di stima basato su un approccio statistico piuttosto che non puramente geometrico.Il principio generale consiste nell'analisi delle letture effettuate e nella costruzione di un semivariogramma G(D) esprimendo quindi la varianza delle differenze tra le letture stesse in funzione della loro reciproca distanza D.In particolare il modello di semivariogramma da noi elaborato è caratterizzato dall'annullamento della varianza nell'origine e da un andamento lognormale nella restante parte del grafico.Una volta definito il semivariogramma si procede a definire il set di pesi L(i) che consentono la stima

Z'(p) = (Z(i) * L(i))i=1

n

dove:Z'(p) = valore stimato al punto pZ(i) = valore misurato al punto in = numero di punti di misuraTale set di pesi deve ovviamente possedere la proprietà L(i) = 1e garantire la minimizzazione dell'espressione generale che rappresenta la varianza dell'errore associato alla stima relativa al punto p

2 * (L(i) * G(D(i, p)) - g(D(p, p))

i = 1

n- ( ( L(i) * L( j) * G(D(i, j))))

j = 1

n

i = 1

n

2 * (L(i) * G(D(i, p)) - g(D(p, p))

i = 1

n- ( ( L(i) * L( j) * G(D(i, j))))

j = 1

n

i = 1

n

in cui:G(D(x,y)) = varianza media associata alla distanza tra i punti x ed yn = numero di punti di misuraTale minimizzazione viene ottenuta con la tecnica dei minimi vincolati di Lagrange, attraverso la soluzione di un sistema di n+1 equazioni lineari.

Metodo della Superficie Polinomiale LimiteUno dei problemi più spinosi, legato all'utilizzo delle metodologie precedentemente descritte, è l'impossibilità da parte di tali metodologie di generare valori al di fuori dell'intervallo definito dai valori minimo e massimo delle letture effettivamente eseguite. Tale problema si riflette quindi nella completa impossibilità di estrapolare in modo significativo una superficie oltre l'area effettivamente coperta dalle letture.Le applicazioni idrogeologiche basate sul trattamento di grandezze legate alle derivate parziali della superficie (gradienti), sono estremamente sensibili ad irregolarità anche piccole della geometria della piezometrica; il problema illustrato ha, come diretta conseguenza, una fortissima deformazione delle linee di flusso sul contorno (ed in particolare a valle ed a monte dei valori minimi e massimi) che in taluni casi può giungere persino alla completa inversione della direzione di flusso.Per questo motivo si è adottato un algoritmo più sofisticato basato sull'uso di uno stimatore ausiliario di tipo polinomiale Z"(i) in grado di rappresentare l'andamento regionale della variabile in esame.La stima assume perciò la forma

Z'(p) = / ( Z" (i) * (1 / D(i, p) )) (1 / D(i, p) )i=1

n

i=1

n

dove:Z'(p) = valore stimato al punto pZ"(i) = valore stimato in funzione del valore assunto al punto iD(i,p) = distanza tra il punto p e il punto ialpha = esponente di influenzan = numero di punti di misura

Procedura d'uso

Selezionare il comando “Nuovo Lavoro” dal menu “Lavoro”

Attribuire un nuovo nome al lavoro

Selezionare “Generazione Griglia” nella finestra “Operazioni”

Usare il comando “Edizione Punti” del menu “Edizione” per inserire i punti di misura

Usare il comando “Parametri Griglia” del menu “Edizione” per scegliere la metodologia di calcolo della griglia


Selezionare il menu “Calcoli” dalla barra dei menu

Operazione Pendenze - ISOMAPPermette di elaborare la carta delle pendenze (in gradi) della superficie topografica. Il programma può calcolare la mappa delle pendenze medie o massime nell'intorno di ogni nodo della griglia. Essendo gli indici dei nodi della griglia, e la larghezza delle maglie, si ha:

pendenza massima =

pendenza media=

Procedura d'uso

Aprire un nuovo lavoro (comando Nuovo Lavoro del menu Lavoro);

Definire il nome del nuovo lavoro;

Selezionare “Pendenze massime” nella finestra “Operazioni”

oppure

Selezionare “Pendenze medie” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro origine" la griglia contenente la superficie topografica da trattare


Operazione Esposizioni - ISOMAPTramite questo comando il programma genera una griglia contenente l'angolo di immersione del terreno rispetto al Nord. L'asse Y deve essere orientato verso Nord. La direzione Sud sarà uguale a 180°; le direzioni Est ed Ovest saranno uguali a 90°.

Procedura d'uso



Selezionare “Mappa Esposizioni” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro origine" la griglia contenente la superficie topografica da trattare


Nota: è possibile ottenere interessanti risultati lavorando sulla superficie topografica originale posizionando orizzontalmente il Vettore del Punto Luce.

Operazione Differenza griglie - ISOMAPL'operatore Differenza permette di eseguire la sottrazione nodo a nodo di due griglie. È quindi assolutamente necessario che le griglie trattate abbiano lo stesso numero di righe e di colonne.

Procedura d'uso



Selezionare “Differenza griglie” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro minuendo" la griglia di origine

Selezionare il comando "Definizione lavoro sottraendo" del menu “Edizione”


Scegliere la griglia da sottrarre


Operazione Trasformazioni Lineari - ISOMAPL'operatore Trasformazione permette di eseguire una trasformazione lineare della superficie, trattando ogni nodo con tre operazioni successive:

1. somma di un primo fattore di traslazione (a);

2. moltiplicazione per un fattore di scala (b);

3. somma di un secondo fattore di traslazione (c).La formula z'=(z+a)*b+c permette dunque qualunque tipo di trasformazione lineare. Ecco alcuni esempi:

1) a=1;b=0 trasla del valore c

2) a=c=0 moltiplica per il valore b

3) a = -Zmin; b = 100/(Zmax-Zmin); c = Zmin trasforma linearmente un intervallo [Zmin,Zmax] nell'intervallo [0,100].

Procedura d'uso



Selezionare “Trasformazione lineare” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro origine" la griglia da trattare

Selezionare il comando "Parametri trasformazione lineare” del menu “Edizione”


Operazione Filtraggio - ISOMAPL'operatore Filtraggio esegue il filtraggio numerico in dominio di spazio, cioè la convoluzione di un operatore filtro di tipo matriciale di ordine dispari con la griglia stessa.I filtri devono sempre essere simmetrici rispetto agli assi passanti per il centro ed alle loro bisettrici. Utilizzando come filtro una matrice unitaria di ordine dispari si otterrà una griglia che rappresenta la media mobile della griglia iniziale. Utilizzando questo comando in combinazione con il comando Differenza Griglia si otterrà la separazione delle anomalie locali da quelle regionali.

Procedura d'uso



Selezionare “Filtraggio” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro origine" la griglia da filtrare

Selezionare il comando "Selezione filtro” del menu “Edizione”


Operazione Duplica Lavoro - ISOMAPPermette di duplicare tutti i files collegati ad un lavoro, per l'esecuzione di analisi parametriche. Questo comando può essere utilizzato anche per generare una nuova griglia a partire da una esistente, modificando però l'estensione della griglia e la dimensione delle maglie.

Procedura d'uso



Selezionare “Duplicazione griglia” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro origine" la griglia da duplicare


Assegnare i nuovi valori a X minima, X massima, Y minima, Y massima


Nota: i valori X,Y devono appartenere al range della griglia origine.

Operazione Importazione DTM - ISOMAPTramite questo comando è possibile importare i dati relativi ad una griglia regolare creata con altri programmi, convertendola nel formato usato da ISOMAP. Il file di dati deve ovviamente essere stato creato precedentemente, ad esempio utilizzando un programma di video-scrittura usato in modalità non documento (cioè nel formato standard ASCII), e deve obbligatoriamente possedere l'estensione ".ZRE". La struttura dei files ZRE è molto semplice: nella prima riga deve essere indicato il numero di nodi presenti sull'asse X, nella seconda il numero di punti sull'asse Y, nella terza la larghezza delle maglie in metri, quindi nelle due righe successive l'ascissa e l'ordinata del primo nodo in basso a sinistra. Digitate quindi le quote dei nodi rilevati inserendole per colonne, digitando il valore del primo nodo in basso a sinistra quindi quello del nodo immediatamente sopra fino a terminare la prima colonna; inserite quindi, nello stesso ordine, i valori delle quote della seconda colonna e così via, ricordando che per separare i valori appartenenti a diverse colonne dovrà essere inserita la riga "colonna [numero della colonna]" (es.: COLONNA 12). Questo accorgimento permetterà di individuare immediatamente eventuali colonne contenenti errori. Per utilizzare questo comando i punti devono essere rilevati su una griglia perfettamente regolare. È importante osservare che il programma utilizza la notazione americana e pertanto occorre utilizzare il punto come separatore dei valori decimali.

Procedura d'uso



Selezionare “Importazione file ZRE” nella finestra “Operazioni”

Scegliere il file ZRE contenente la descrizione della griglia. Confermato il nome del file da importare il programma esegue la conversione del file e rende attivo il menu Stampa, non essendo ovviamente necessario eseguire la fase di calcolo.


Capitolo 8 - Comandi comuni

Menu Lavoro (ALT,L)Questo menu contiene i comandi per l'apertura e la cancellazione del file all'interno del quale vengono archiviate tutte le informazioni relative al progetto in corso nonché il comando per l'attribuzione dell'operazione da eseguire.

I nomi degli ultimi quattro progetti utilizzati vengono riportati nella parte inferiore del menu Lavoro.

Comando Nuovo Lavoro (ALT,L,N)Permette di aprire un progetto vuoto:

scegliete Nuovo Lavoro dal menu Lavoro facendo clic prima sul nome del menu quindi sul comando Nuovo Lavoro.

scegliete Nuovo Lavoro dal menu Lavoro utilizzando la combinazione di tasti ALT,L,N.

Il programma propone la finestra di dialogo “Apri” nella quale dovrete definire il nome del nuovo lavoro.Per aprire un archivio:

scegliete Nuovo Lavoro dal menu Lavoro facendo clic prima sul nome del menu quindi sul comando Nuovo Lavoro. Digitate nel campo Nome File il nome del file da creare quindi fate clic sul pulsante <Conferma>.

scegliete Nuovo Lavoro dal menu Lavoro utilizzando la combinazione di tasti ALT,L,N. Nel campo Nome File digitate il nome del file da creare e confermate con INVIO.


Il nome del file non deve contenere spazi e segni di interpunzione; non è inoltre necessario indicare alcuna estensione in quanto viene aggiunta automaticamente l'estensione ".NFJ": per esempio assegnando il nome "PROVA1" si ottiene un file chiamato "PROVA1.NFJ".Definito il nome del nuovo lavoro il programma propone la finestra per l'attribuzione dell'operazione da effettuare sui dati che verranno introdotti; il programma non permette l'accesso agli altri menu finché non si è definita l'operazione. Ad ogni lavoro può essere attribuita una sola operazione che, una volta selezionata, non può più essere modificata. L'esecuzione di più operazioni comporta quindi la creazione di più lavori ai quali devono essere attribuiti nomi diversi.Con ISOMAP è possibile creare una serie di lavori, ognuno dei quali può usare come "origine" i risultati di lavori precedentemente elaborati: questi lavori sono chiamati nel programma Lavori Origine.

Per la descrizione delle operazioni disponibili è possibile consultare i seguenti argomenti:

Introduzione al modulo ISOMAP: Generazione Griglie, Pendenze medie e Pendenze massime, Esposizioni, Importazione file DTM, Differenza di Griglie, Trasformazione Lineare, Filtraggio

All'interno del programma non esiste uno specifico comando per il salvataggio dei dati in quanto essi vengono salvati automaticamente ogni qualvolta vengono effettuate delle modifiche.

Comando Apri Lavoro (ALT,L,A)Per lavorare con il programma occorre innanzi tutto aprire un archivio, che potrà essere nuovo o già esistente. Per aprire un archivio:

scegliete Nome Lavoro dal menu Lavoro facendo clic prima sul nome del menu quindi sul comando Nome Lavoro. Digitate nel campo Nome File il nome del file da aprire oppure fate doppio clic sul nome del documento scegliendo fra quelli presenti nell'elenco posto sotto il campo Nome File.

scegliete Nome Lavoro dal menu Lavoro utilizzando la combinazione di tasti ALT,L,N. Nel campo Nome File digitate il nome del file da aprire oppure premete TAB quindi la freccia SU o la freccia GIÙ per selezionare il nome dall'elenco posto sotto il campo Nome File e premete INVIO.

Il nome del file utilizzato è ricordato all'interno della barra del titolo della finestra principale ed all'interno di una apposita finestra richiamabile selezionando il menu Help.


All'interno del programma non esiste uno specifico comando per il salvataggio dei dati in quanto essi vengono salvati automaticamente ogni qualvolta vengono effettuate delle modifiche.

Comando Cancella Lavoro (ALT,L,C)Permette di eliminare tutti i files collegati ad un lavoro. Prima di utilizzare questo comando occorre quindi essere sicuri di non aver utilizzato le informazioni generate dal lavoro che si desidera cancellare per elaborare un lavoro successivo.

Prima di eseguire la cancellazione il programma chiede che il comando venga confermato.

Comando Configura Stampante (ALT,A,C)Selezionando questo comando si accede alla finestra di dialogo "Stampa" tramite la quale è possibile verificare e modificare la configurazione della stampante predefinita oppure selezionare una diversa stampante, scegliendo tra quelle installate nel vostro sistema.

Menu Stampa (ALT,S)Il menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della planimetria, della vista tridimensionale e della vista prospettica.


Comando Parametri (ALT,S,P)Selezionando questo comando viene presentata la finestra di dialogo "Definizione parametri grafici".

La finestra di dialogo "Definizione parametri grafici" La finestra di dialogo "Definizione parametri grafici" gestisce l’inserimento di una parte delle impostazioni generali della stampa. Per ulteriori informazioni si veda il comando Configura di questo stesso menu

Planimetria, Vista prospettica, Prospettiva griglia: permettono la selezione della tipologia di rappresentazione dei dati.

La finestra dispone di tre pulsanti che permettono di visualizzare ciclicamente le diverse schede che contengono le impostazioni grafiche:

Pulsante <Parametri geometrici>: facendo clic su questo pulsante si accede alla scheda “Parametri geometrici” nella quale si introducono:

Scala: è la scala di rappresentazione grafica che verrà utilizzata per gli elaborati. È da intendersi come denominatore del rapporto 1:...

Passo curve di livello quotate: è la differenza di quota fra due curve quotate. Occorre ricordare che il numero di curve rappresentate è inversamente proporzionale al passo indicato. Un passo troppo fitto rallenta quindi la rappresentazione.

Passo curve di livello non quotate: è la differenza di quota fra due curve continue. Occorre ricordare che il numero di curve rappresentate è inversamente proporzionale al passo indicato. Un passo troppo fitto rallenta quindi la rappresentazione.

Grado di arrotondamento: rappresenta il numero di elementi in cui il lato di ogni maglia viene suddiviso per la rappresentazione delle isolinee; maggiore è il numero di segmenti migliore sarà il risultato grafico. L'uso di un valore alto comporta però un aumento del tempo di elaborazione e dell'occupazione di spazio sul disco, proporzionale al quadrato del numero di segmenti. Utilizzando al contrario un valore basso, le curve tracciate saranno delle spezzate. Il valore 1 è comunque particolarmente veloce, in quanto basato su un algoritmo semplificato. Il numero di segmenti può variare da uno a nove.

Coordinata Z minima da rappresentare: definisce il valore di soglia minimo da utilizzare nella rappresentazione delle isolinee. Questo parametro può essere particolarmente utile nel tracciamento di curve di isoconcentrazione in cui non è ovviamente sensata la rappresentazione di valori negativi. Il range definito dai valori minimo e massimo è di tipo aperto.

Coordinata Z massima da rappresentare: definisce il valore di soglia massimo da utilizzare nella rappresentazione delle isolinee. La possibilità di definire dei valori di soglia è utile per eliminare la


rappresentazione di valori troppo elevati, ad esempio le frange esterne di estrapolazione polinomiale.

Intorno di zero da escludere: questo parametro permette di indicare il range di valori, intorno allo zero, che non devono essere rappresentati. La possibilità di definire questo parametro permette di eliminare, ad esempio, la rappresentazione del rumore di fondo dovuto al filtraggio o ad errori di approssimazione ed arrotondamento nel trattamento di dati magnetometrici e gravimetrici. Il range definito è di tipo aperto.

Fattore stiramento verticale: permette di evidenziare, variando la scala di rappresentazione, le anomalie presenti nella topografia. Non è utilizzabile nella Planimetria.

Distanza del punto di vista: usato nella sola Vista Prospettica, definisce la distanza assoluta (in metri) tra il punto di vista ed il centro della griglia. Questo parametro non è efficace nella Prospettiva Griglia che utilizza un punto di vista posto a distanza infinita.

Coordinate X, Y Z del vettore vista: definiscono la direzione del vettore del punto di vista a partire dal centro della griglia. Il programma non tiene conto della distanza ma esclusivamente della direzione. È utilizzato nella Vista Prospettica e nella Prospettiva Griglia.

Coordinate X, Y, Z del vettore luce: definiscono la direzione della sorgente luminosa a partire dal centro della griglia. Nel caso in cui la terza coordinata sia uguale a zero non sarà aggiunto alcun effetto luminoso. Questo parametro è utilizzabile nella Planimetria e nella Vista Prospettica.

Punti di misura: gestisce l'inserimento della rappresentazione delle stazioni di misura. Le possibili tipologie di rappresentazione delle stazioni sono: Posizionamento (la sola crocetta), Nome punti (la crocetta con il nome della stazione, nome che deve essere stato definito in fase di inserimento dei punti), Valore punti (la crocetta quotata), Non rappresentati.

Pulsante <Vettori e titoli> - facendo clic su questo pulsante si accede alla scheda “Vettori e titoli” nella quale si introducono:

Vettori di flusso: gestisce l'inserimento opzionale dei vettori di flusso, rappresentati da frecce orientate centrate su ogni nodo della griglia. Le scelte proposte sono: Non rappresentati - non viene tracciato alcun tipo di vettore; Direzione - vengono tracciati i versori rappresentativi della direzione di flusso; essi hanno lunghezza costante e sono posizionati sui nodi della griglia secondo il passo indicato; Velocità - vengono tracciati i vettori della velocità darcyana rappresentati da segmenti orientati di lunghezza proporzionale al prodotto del gradiente per il valore della permeabilità; Gradiente - i vettori di flusso sono rappresentati con frecce orientate secondo la direzione di massima pendenza e di lunghezza proporzionale al gradiente della superficie. Questi tre sistemi permettono di ottenere la copertura completa delle direzioni e dell'intensità del flusso, facilitando il tracciamento manuale delle linee di flusso e delle linee spartiacque. Per ottenere un buon effetto grafico è preferibile non richiedere il tracciamento dei vettori di gradiente qualora si stiano trattando aree aventi piccole zone a permeabilità bassa o nulla


(ad esempio dovute alla presenza di una barriera impermeabile): in questo caso, infatti, si creano zone aventi gradiente elevato e pertanto i vettori (essendo proporzionali al valore del potenziale idraulico rapportato al vettore di lunghezza massima) renderebbero illeggibile il grafico in quell'area mentre risulterebbero insignificanti nella restante area trattata.

Passo rappresentazione vettori: permette di definire la frequenza di tracciamento dei vettori, qualunque opzione si sia scelta nel campo precedente. Ad esempio definendo una frequenza pari a 3 verrà tracciato un vettore ogni tre nodi.

Rapporto lunghezza vettori / larghezza maglia: il rapporto tra il valore definito in questo campo ed il vettore di lunghezza massima definisce un fattore di scala, al quale verranno rapportate le lunghezze dei vettori. La massima lunghezza (o unità) dei vettori è pari, per default, alla larghezza della maglia. È normalmente consigliabile definire come lunghezza massima dei vettori un valore inferiore al prodotto del passo scelto per la larghezza delle maglie.

Linee - il tracciamento delle linee di flusso richiede la definizione degli estremi di un immaginario segmento lungo il quale avverrà il passaggio delle linee (X,Y primo punto, X,Y secondo punto) ed il numero di punti di passaggio lungo tale segmento (Numero linee), equispaziati tra gli estremi precedentemente introdotti.

Titoli: è previsto un massimo di quattro linee di titoli, l'introduzione delle quali non è obbligatoria.

Didascalia legenda: nel caso in cui la Planimetria o la Vista Prospettica siano rappresentate mediante aree di colore verrà automaticamente stampata una legenda. In questo campo è possibile introdurre un titolo per descrivere la grandezza rappresentata.

Selettore della legenda: deselezionando il campo a fianco della didascalia, il programma non stamperà la legenda dei colori; questa opzione può risultare utile nel caso in cui si debbano produrre output grafici da utilizzare con altri programmi, ad esempio GIS.

Pulsante <Selezione colori> - per la stampa degli elaborati il programma propone diverse opzioni di configurazione dei colori. Facendo clic su questo pulsante si accede alla scheda “Selezione colori” nella quale si definiscono:

Numero colori non superiore a: il programma determina automaticamente il passo di rappresentazione ottimale delle isolinee, utilizzando multipli di 1.0En, 2.0En e 5.0En. Definendo un valore per il parametro "Numero colori non superiore a" il programma sarà forzato a scegliere un passo delle curve che produca un numero di isolinee (ed un range di colori) minore di tale valore.

Pulsante "Riassegna intervalli": facendo clic su questo pulsante il programma ricalcola il passo di rappresentazione delle isolinee in funzione del parametro "Numero colori non superiore a".

Tipo Scala: la distribuzione delle gradazioni di colore può essere organizzata usando diverse tipologie di


scale di colori: lineare, lineare inversa, logaritmica, logaritmica inversa, quadratica e quadratica inversa.

Tipo Colore: ciascuna delle scale di colore proposte potrà essere visualizzata utilizzando uno dei colori presenti in questo campo: Bianco e Nero, Rosso, Verde, Blu, Multicolore, Random. Utilizzando l'opzione Bianco e nero si otterranno gradazioni di grigio; utilizzando Rosso, Verde o Blu si otterranno, se non diversamente definito, delle sfumature del colore scelto verso il bianco; utilizzando l'opzione Multicolore il programma utilizzerà, se non diversamente indicato, una scala dal viola al rosso; utilizzando infine l'opzione Random verrà prodotta dal programma una sequenza di colori casuale.

Disattiva stampa aree a colori: selezionando questa opzione il programma disegna esclusivamente le curve di livello.

Sfumatura da R/G/B verso il nero: selezionando questa opzione si otterranno, se il Tipo colore scelto è il Rosso, il Verde od il Blu, delle sfumature del colore scelto verso il nero anziché verso il bianco.

Disattiva stampa curve di livello: selezionando questa opzione il programma non riporterà del grafico le curve di livello ma solo le aree a colori.

Elimina colore viola dal multicolore: selezionato questa opzione si potrà scegliere, se il Tipo Colore è il Multicolore, se eliminare o lasciare il colore viola nella scala di colori generata dal programma; nel primo caso si otterrà una scala di colori dal blu al rosso, nel secondo dal viola al rosso.

Usa colori assegnati manualmente: selezionando questa opzione si potranno scegliere manualmente i colori da utilizzare nella colorazione delle aree tra due curve adiacenti. Per definire i colori e gli intervalli fate clic sul pulsante <Assegnazione Manuale Colori>.

Pulsante <Copia Colori> - se il numero di intervalli di colore è minore di 21, facendo clic su questo pulsante il programma apre la finestra "Assegnazione manuale dei colori" e vi copia la selezione dei colori corrente; diversamente l'opzione non è attiva.

Pulsante <Assegnazione Manuale Colori>

Pulsante <Assegnazione Manuale Colori> - facendo clic su questo pulsante si accede alla relativa finestra, tramite la quale possono essere definiti manualmente dei profili di colore personalizzati, inserendo nella colonna Estremi Intervalli i passi delle curve ed assegnando a ciascun intervallo un preciso colore. Ognuna di queste configurazioni può essere salvata come profilo colore personalizzato.

Per modificare un colore fate doppio clic sul campo della colonna Colore e scegliete della finestra Colori il nuovo colore da assegnare l'intervallo.

Ogni qualvolta sia stato definito e confermato un set di colori questo sarà utilizzato come profilo colore di default per le stampe con definizione manuale dei colori. Questa selezione dei colori sarà utilizzata ogni volta in cui sarà selezionata l'opzione Usa colori assegnati manualmente, a meno che non sia caricato o


salvato un differente profilo di colori; in questo caso, il profilo colore di default sarà sovrascritto ed il profilo selezionato (salvato o caricato) sarà permanentemente associato al corrente progetto, indipendentemente dalla configurazione manuale dei colori di default.

Pulsante <Nuovo Profilo>: se il numero di intervalli di colore è minore di 21, il programma propone come base per il nuovo profilo colore gli intervalli ed i colori che ricava dalle impostazioni della finestra di dialogo "Definizione scala colori". Diversamente tutti i campi saranno vuoti.

Pulsante <Leggi Profilo>: permette di richiamare un profilo di colore precedentemente salvato; in questo modo il profilo colore caricato sarà associato al lavoro in modo permanente.

Pulsante <Salva Profilo>: permette di salvare su disco il profilo colore definito, che potrà anche essere utilizzato per la stampa di altri lavori. Il profilo colore salvato sarà associato al lavoro in modo permanente.

Comando Stampa Griglia (ALT,S,G)Selezionando questo comando viene disegnata nell'apposita finestra la superficie calcolata, che potrà quindi essere stampato od esportata in differenti formati.Per maggiori informazioni: "La finestra di anteprima di stampa"

Comando Stampa Sezione (ALT,S,Z)Selezionando questo comando viene proposta una finestra nella quale potrà essere configurato l'output grafico delle sezioni verticali di terreno.Per maggiori informazioni: "La finestra di anteprima di stampa"

La finestra di dialogo “Parametri grafici sezione”Tramite questa finestra si definiscono le linee lungo le quali saranno calcolate e stampate le sezioni verticali del terreno. I parametri richiesti sono:


Passo di calcolo punti: è la distanza tra due punti adiacenti calcolati [m].

Quota piano di riferimento: da esprimersi in metri.

Scala Orizzontale: scala orizzontale di rappresentazione dell'output grafico.

Scala Verticale: scala verticale di rappresentazione dell'output grafico. Le scale sono separate per permettere un fattore di stiramento verticale.

Ascisse ed Ordinate: coordinate planimetriche X e Y dei nodi delle spezzate, a partire dall'origine arbitraria usata nella creazione della griglia, lungo le quali sono allineati i punti calcolati.

<Conferma>: la sezione viene visualizzata nella finestra di anteprima di stampa.

<Annulla>: termina l'operazione corrente senza eseguire il comando.

Comando Esporta in formato SLK (ALT,S,E)Selezionando questo comando viene proposta una finestra per la selezione della tipologia di informazioni da esportare in formato SLK, compatibile con Microsoft Excel ed altri fogli di calcolo.Facendo clic sull'icona all'inizio della riga è possibile selezionare la tipologia di informazioni da esportare in formato SLK. Le tipologie disponibili sono:

Topografia: tabella delle quote del terreno.

Punti di arrivo: tabella della distribuzione delle frequenze dei punti di arrivo. La distribuzione è espressa in arrivi per metro quadro per milioni di scendimenti.


Tempi minimi di percorrenza: tabella dei tempi minimi di percorrenza dei blocchi.

Altezze massime: tabella delle altezze massime dei rimbalzi.

Energie medie: tabella della distribuzione delle energie medie (v2/2).

Energie massime: tabella della distribuzione delle energie massime (v2/2).

Parametri geomeccanici: tabella dei coefficienti di restituzione energetica normale e tangenziale e del coefficiente di attrito di roto-scivolamento.

Comando Configura (ALT,S,C)Tramite questo comando si definiscono gli attributi con cui vengono disegnati i diversi oggetti degli output, attributi che vengono utilizzati sia a video sia in fase di stampa.

Vediamo come associare a ciascun oggetto configurabile un colore, uno spessore di linea ed un set di caratteri:

Fate clic sull'oggetto da configurare (eventualmente utilizzando la barra di scorrimento per scorrere l'intera lista)

Nella sezione "Colori" fate clic sul colore da associare all'oggetto selezionato. Scegliendo l'opzione "Non disegnato" esso non sarà riportato negli output grafici

Nel caso in cui l'oggetto contenga del testo, si potrà scegliere il tipo di carattere dalla lista dei font (eventualmente utilizzando la barra di scorrimento per scorrere l'intera lista)

Nel caso in cui l'oggetto contenga delle linee, se ne potrà definire lo spessore in millimetri. Se il valore è zero il programma userà la linea più sottile disponibile nel dispositivo di stampa.

Opzionalmente possono essere definiti i valori (in centimetri) per il margine superiore e per il margine sinistro.

NOTA: All'interno del campo Colori sono elencati i quindici colori a tinta unita supportati da tutti gli adattatori video in modalità VGA. A seconda del tipo di adattatore video e di monitor possono venire visualizzati centinaia di colori non omogenei, cioè colori generati da un motivo di punti colorati che simulano un colore o un motivo. Perché il colore non omogeneo possa essere stampato è necessario che la stampante sia in grado di utilizzare sfumature di colore.È possibile modificare i colori predefiniti utilizzando la tavolozza dei colori; fate doppio clic sul colore da modificare per aprire la finestra di dialogo "Colori".La finestra contiene l'elenco dei colori di base e l'elenco dei colori personalizzati; per creare un colore personalizzato selezionate il pulsante <Definisci colori personalizzati>.Per creare dei colori personalizzati selezionate il colore di base da cui si desidera partire facendo clic su di esso, quindi fate clic sulla freccia accanto alla barra della luminosità. È anche possibile creare un colore digitando i numeri nei campi "Rosso", "Verde" e "Blu" o nei campi "Tonalità", "Saturazione" e "Luminosità". Si noti che il colore creato viene visualizzato nella parte sinistra del campo "Colore/Tinta unita". Nella tavolozza


"Colori personalizzati" selezionate una casella per il nuovo colore scegliendo una casella vuota oppure una casella contenente un colore che si desidera modificare quindi fate clic sul pulsante <Aggiungi ai colori personalizzati>. Scegliete il pulsante <Ok>.Viene presentata la finestra di dialogo "Descrizione colori" tramite la quale può essere modificato il nome attribuito al colore modificato. Per chiudere la finestra scegliete <Ok>.

Menu Uscita (ALT,U)Se si è terminato di lavorare con Il programma si può uscire dal programma utilizzando questo menu.All'interno del programma non esiste un specifico comando per il salvataggio dei dati in quanto essi vengono salvati automaticamente ogni qualvolta vengono effettuate delle modifiche.


Capitolo 9 - Menu del modulo ISOMAP - Creazione griglia

Menu Edizione (ALT,E) - Creazione GrigliaÈ il menu che gestisce l'introduzione e la modifica dei dati di ingresso necessari per l'esecuzione dell'operazione.

Comando Edizione Punti (ALT,E,P)Permette l'inserimento e la modifica dei valori di lettura delle stazioni di misura.

La finestra di dialogo "Edizione dei punti di misura" Nella finestra di dialogo "Edizione dei punti di misura" devono essere introdotti:


Coordinate X e Y: le coordinate planimetriche dei punti devono essere introdotte in metri a partire da un'origine arbitraria.

Quota - è la quota o la grandezza fisica da rappresentare.

Stazione - è un descrittore alfanumerico per il riconoscimento della stazione di misura; è l'unico dato della quadrupla richiesta ad essere facoltativo. Per un miglior risultato in fase di stampa è preferibile che il nome sia estremamente breve. Qualora il nome della stazione di misura inizi con il carattere @ il valore del punto verrà utilizzato in fase di calcolo ma non verrà rappresentato durante la stampa: questo accorgimento può risultare utile per forzare l'andamento della superficie all'interno di zone di cui sia nota la geometria pur non possedendo letture precise. Al contrario, attribuendo al punto un nome iniziante con in carattere #, esso verrà rappresentato in fase di stampa ma non utilizzato durante la fase di calcolo: un accorgimento utile per riportare all'interno della carta punti di riferimento o per far sì che vengano disegnati punti la cui importanza è però ridotta e che pertanto non si ritiene necessario far utilizzare nel ricalcolo della superficie.

È importante osservare che il programma utilizza la notazione americana e pertanto occorre utilizzare il punto come separatore dei valori decimali.

Comando Parametri Costruzione Griglia (ALT,E,G)Permette la definizione dei parametri per la generazione della griglia. La griglia è una entità ottenuta suddividendo il territorio in maglie regolari e quadrilatere; è caratterizzata dai valori che la superficie assume a ciascun nodo, valori che possono rappresentare la quota o qualunque altra grandezza fisica. Il programma propone alcune indicazioni relative ai parametri da utilizzarsi per la costruzione; è comunque preferibile che questi vengano sempre controllati dall'operatore, in particolare eseguendo delle verifiche di prima fase sui parametri definiti utilizzando, anziché la rappresentazione planimetrica, la vista tridimensionale della superficie. Quest'ultima, infatti, oltre ad essere prodotta più velocemente, evidenzia immediatamente le irregolarità sistematiche dovute all'uso di un algoritmo non perfettamente adeguato, come la costruzione di picchi e piani.

La finestra di dialogo "Parametri costruzione griglia" Nella finestra di dialogo "Parametri costruzione griglia" vengono richiesti:

Algoritmo di calcolo: il ricalcolo della superficie potrà essere effettuato utilizzando il Kriging od il metodo della superficie polinomiale limite (che permette di utilizzare, come sottocaso, il metodo della media pesata rispetto al reciproco delle distanze).

Ordine della superficie polinomiale limite: la superficie polinomiale limite è una superficie calcolata matematicamente per rappresentare il piano di best fitting dell'andamento regionale dei dati. La scelta dell'ordine del polinomio da utilizzare può risultare leggermente ostica alle prime elaborazioni: ecco quindi alcuni consigli su come effettuare la scelta. Innanzi tutto possiamo così approssimare il criterio di selezione dell'ordine del polinomio: l'ordine della superficie utilizzata dipende dal numero di piani che ne


approssimano l'andamento; ad esempio il versante di una montagna sarà normalmente approssimato al meglio dalla superficie di ordine uno, per la rappresentazione di una vallata con i due versanti sarà normalmente utilizzata una superficie di secondo ordine e così via. La superficie di ordine zero è utilizzabile sia in caso di andamento suborizzontale che in caso di superfici talmente complesse da non poter essere rappresentate dalla superficie polinomiale del terzo ordine. Una superficie di ordine zero rappresenta il piano medio, cioè un piano posto orizzontalmente ad una quota pari al valore medio delle quote presenti. È utilizzabile qualora l'andamento dei punti sia suborizzontale, con massimi e minimi localizzati, od anche quando non sia riconoscibile un gradiente medio. N.B.: coincide con il metodo della media pesata rispetto ad una potenza del reciproco. Una superficie di ordine uno è la superficie che normalmente approssima al meglio i casi in cui sia riconoscibile un gradiente pressoché costante; In altre parole è da utilizzarsi quando le curve di livello sono pressoché parallele e rettilinee. Gli ordini superiori sono da utilizzarsi per casi di superfici aventi un andamento regionale più complesso. Brevemente possiamo dire che si utilizza una superficie del secondo ordine quando le curve di livello descrivono delle U parallele mentre una superficie del terzo ordine si usa normalmente quando le curve di livello descrivono delle S parallele. Si noti che estrapolando le superfici di ordine superiore al primo possono presentarsi sul contorno della griglia aumenti di pendenza accentuati.

Lunghezza del lato delle maglie: la lunghezza, da definirsi in metri, deve essere tale da non superare nelle due direzioni i 500 nodi.

Raggio limite d'influenza: è il raggio, da definirsi in metri, entro cui vengono presi in considerazione i punti per il calcolo dei nodi mancanti della griglia. Utilizzando superfici polinomiali dal primo al terzo ordine è di norma conveniente indicare un raggio decisamente superiore alle dimensioni della griglia, così che vengano trattati sempre tutti i punti di misura; diversamente la griglia che si ottiene risulta intrinsecamente discontinua. Una griglia con maglie infinitesime presenterebbe salti netti sulle linee di passaggio tra aree influenzate da punti omogenei. Utilizzando una superficie polinomiale di ordine zero può al contrario risultare utile che il programma non tenga conto contemporaneamente di tutti i punti di misura ma che consideri solo quelli compresi entro il cerchio definito dal raggio imposto, suddividendo così ciclicamente la zona in esame in tante aree con valori medi localizzati.

Esponente: è l'esponente del reciproco della distanza dei nodi della griglia dai punti utilizzati nel calcolo. Questo parametro definisce l'influenza dei valori misurati sull'area circostante; definendo un valore piccolo tenderanno a formarsi dei picchi in corrispondenza dei punti di misura, utilizzando un valore grande si avranno in tali punti tratti piani con tendenza a passare bruscamente a piani diversi nel passare dall'area d'influenza di un punto di misura ad un altro. Di norma danno buoni risultati valori compresi tra 4 e 6.

Coordinata X minima: insieme all'ordinata del lato inferiore definisce le coordinate del limite in basso a sinistra della zona da trattare.

Coordinata X massima: insieme all'ordinata del lato superiore definisce le coordinate del limite in alto a destra della zona da trattare.

Coordinata Y minima: insieme all'ascissa del lato sinistro definisce le coordinate del limite in basso a sinistra della zona da trattare.

Coordinata Y massima: insieme all'ascissa del lato destro definisce le coordinate del limite in alto a destra della griglia della zona da trattare.

EsempiI punti utilizzati per le prove sono stati rilevati tracciando una griglia regolare su di una cartina, mentre la superficie polinomiale utilizzata è del primo ordine. Utilizzando un set di punti rilevati con tanta regolarità diventa irrilevante il valore dell'esponente utilizzato, in quanto il programma non deve eseguire il ricalcolo della griglia, corrispondendo ad ogni nodo un valore noto. La figura 1 mostra il risultato ottenuto.


figura 1Per la realizzazione delle figure 2, 3, 4 e 5 si è proceduto invece ad infittire la griglia, dimezzando la lunghezza del lato delle maglie e imponendo come esponente del reciproco della distanza dei nodi dai punti rilevati i valori 1, 2, 4, 8. Possiamo così notare quanto diventi influente tale valore per l'attribuzione dei valori ai nodi ricalcolati.L'effetto della scelta dell'esponente è stato qui enfatizzato, oltre che dall'uso di una griglia particolarmente fitta in un caso in cui, per il metodo stesso di rilevamento dei punti, non era assolutamente necessario apportare alcuna modifica, anche dalla selezione di una superficie di ordine polinomiale basso (ordine 1) e di un passo molto fitto nel tracciamento delle curve.

figura 2 figura 3Un esponente troppo basso (figg. 2 e 3) causa, infatti, la formazione di picchi ed avvallamenti in prossimità dei nodi in quanto le formule utilizzate per l'interpolazione tendono a riportare i valori ricalcolati alla superficie di best fitting appena ci si allontana dai punti noti.Un esponente troppo alto (figg. 4 e 5), pur essendo preferibile, porta ad un caso opposto, in altre parole alla costruzione di zone quadrangolari piane.

figura 4 figura 5


Nella figura 6, ottenuta utilizzando esponente 3, pur essendo ancora visibile la tendenza alla formazione di picchi e quadrati piani, dovuta soprattutto alla scelta di parametri non adatti (passo delle curve troppo fitto, superficie polinomiale di ordine troppo basso), si ha un risultato che minimizza la rilevanza di entrambi i difetti.

figura 6

Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)Il comando Schema Maglie Utili permette di nascondere alcune maglie della griglia. Selezionandolo viene disegnata una griglia di colore verde nella quale, secondo l'impostazione di default, tutte le maglie sono attive. Vediamo quindi come eseguire la disattivazione delle maglie. Sul lato destro dello schermo sono riportati i comandi per la gestione della finestra:

<Elemento attivo>/<Elemento non attivo>: facendo clic su questi due campi si seleziona la modalità di lavoro del mouse. Scegliendo <Elemento attivo> il programma lavora in modalità "inserimento", rendendo attive le maglie su cui si fa clic con il mouse. Scegliendo <Elemento non attivo> il programma lavora in modalità "cancellazione", disattivando le maglie su cui si fa clic con il mouse. Le maglie disattivate vengono campite in rosso.


Tenendo premuto il tasto sinistro e trascinando il mouse sulla griglia è possibile effettuare una selezione continua (multipla) di maglie. Terminata la fase di selezione, facendo clic con il tasto destro viene attivata (o disattivata, a seconda la modalità di lavoro selezionata) tutta l'area delimitata dalla linea di maglie selezionate.

<Annulla modifica>: annulla l'ultima modifica apportata.

<Salva>: salva le modifiche apportate e passa alla fase successiva.

<Annulla>: chiude la finestra senza salvare i dati introdotti od eseguire il comando.

Menu Calcoli (ALT,C) - Creazione GrigliaTramite questo menu viene eseguito il calcolo della superficie.

Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)Selezionando questo comando il programma esegue il ricalcolo della griglia utilizzando l'algoritmo di interpolazione ed estrapolazione selezionato.Per maggiori informazioni: "Operazione Creazione Griglia - Introduzione al modulo ISOMAP"

Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)Selezionando questo comando è possibile visualizzare la "z" relativa ad un qualunque punto della zona trattata. Il programma propone la finestra di dialogo "Calcolo Z(X,Y)": introducete le coordinate del punto da calcolare e fate clic sul pulsante <Calcola>.

Il programma esegue l'elaborazione e riporta il risultato ottenuto nel campo "Z".

Menu Stampa (ALT,S) - Creazione grigliaIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Capitolo 10 - Menu del modulo ISOMAP - Pendenze

Menu Edizione (ALT,E) - PendenzeTramite questo comando il programma crea una griglia contenente la mappa delle pendenze della superficie topografica.Al momento dell'attribuzione dell'operazione al nuovo lavoro sarà possibile scegliere se far calcolare al programma la pendenza media o la pendenza massima del terreno nell'intorno dei nodi della griglia.

Comando Schema Maglie Utili (ALT,E,S)Il comando Schema Maglie Utili permette di nascondere alcune maglie della griglia. Per maggiori informazioni: "Schema Maglie Utili - Menu del modulo ISOMAP - Creazione griglia"

Menu Calcoli (ALT,C) - PendenzeTramite questo menu viene eseguito il calcolo delle pendenze della griglia precedentemente selezionata.

Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)Questo comando permette di calcolare la pendenza, in gradi, della superficie topografica.Si usi il menu "Stampa" per verificare i risultati dell'elaborazione.Per maggiori informazioni: "Operazione Pendenze - Introduzione al modulo ISOMAP"

Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)Selezionando questo comando è possibile visualizzare la "z" relativa ad un qualunque punto della zona trattata.Per maggiori informazioni: "Calcolo Z(X,Y) - Menu del modulo ISOMAP - Creazione griglia"

Menu Stampa (ALT,S) - PendenzeIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Capitolo 11 - Menu del modulo ISOMAP - Esposizioni

Menu Edizione (ALT,E) - EsposizioniTramite questo comando il programma genera una griglia contenente l'angolo di immersione del terreno rispetto al Nord. L'asse Y deve essere orientato verso Nord. La direzione Sud sarà uguale a 180°; le direzioni Est ed Ovest saranno uguali a 90°.


Menu Calcoli (ALT,C) - EsposizioniTramite questo menu viene eseguito il calcolo dell'angolo della direzione di immersione del terreno rispetto al Nord.

Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)Tramite questo menu viene eseguito il calcolo dell'angolo della direzione di immersione del terreno rispetto al Nord. Si usi il menu "Stampa" per verificare i risultati dell'elaborazione.Per maggiori informazioni: "Operazione Esposizioni - Introduzione al modulo ISOMAP"

Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)Selezionando questo comando è possibile visualizzare la "z" relativa ad un qualunque punto della zona trattata. Per maggiori informazioni: "Calcolo Z(X,Y) - Menu del modulo ISOMAP - Creazione griglia"

Menu Stampa (ALT,S) - EsposizioniIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Capitolo 12 - Menu del modulo ISOMAP - Differenza griglie

Menu Edizione (ALT,E) - Differenza griglieTramite questo menu si introducono i dati di ingresso necessari all'elaborazione della nuova griglia. Vengono richiesti pochissimi dati per l'esecuzione di questa operazione in quanto il programma opera su griglie preesistenti. Le griglie da trattare devono ovviamente essere state create precedentemente e devono possedere un egual numero di nodi. Nel caso in cui le due griglie non siano congruenti il programma negherà l'accesso al menu di calcolo.


Comando Selezione File Differenza Griglia (ALT,E,G)Tramite questo comando si seleziona la griglia sottraenda.

La finestra "Definizione lavoro sottraendo" Per selezionare un archivio:

digitate nel campo Nome File il nome del file da aprire oppure fate doppio clic sul nome del documento che desiderate aprire scegliendo fra quelli presenti nell'elenco posto sotto il campo Nome File.


nel campo Nome File digitate il nome del file da aprire oppure premete TAB quindi la freccia SU o la freccia GIÙ per selezionare il nome dall'elenco posto sotto il campo Nome File e premete INVIO.

Menu Calcoli (ALT,C) - Differenza GriglieTramite questo menu viene eseguita la sottrazione nodo a nodo delle due griglie precedentemente selezionate.

Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)Selezionando questo comando il programma esegue la sottrazione nodo a nodo di due griglie. Si usi il menu "Stampa" per verificare i risultati dell'elaborazione.Per maggiori informazioni: "Operazione Differenza griglie - Introduzione al modulo ISOMAP"

Comando Calcolo Z(X,Y) (ALT,C,C)Selezionando questo comando è possibile visualizzare la "z" relativa ad un qualunque punto della zona trattata.Per maggiori informazioni: "Calcolo Z(X,Y) - Menu del modulo ISOMAP - Creazione griglia"

Menu Stampa (ALT,S) - Differenza griglieIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Capitolo 13 - Menu del modulo ISOMAP - Trasformazioni lineari

Menu Edizione (ALT,E) - Trasformazioni lineariL'operatore Trasformazione permette di eseguire una trasformazione lineare della superficie, trattando ogni nodo con tre operazioni successive:

1. somma di un primo fattore di traslazione (a);

2. moltiplicazione per un fattore di scala (b);

3. somma di un secondo fattore di traslazione (c).

La formula z'=(z+a)*b+c permette dunque qualunque tipo di trasformazione lineare.


Comando Parametri Trasformazioni Lineari (ALT,E,T)Permette la definizione dei parametri per la trasformazione lineare.

La finestra di dialogo "Parametri Trasformazione Lineare"Nella finestra di dialogo "Parametri Trasformazione Lineare" vengono richiesti:

Prima costante additiva: è la costante a per la trasformazione lineare z'=(z+a)*b+c.


Fattore moltiplicativo: è il fattore di scala 'b' per la trasformazione.

Seconda costante additiva: è la costante 'c' per la trasformazione.

Menu Calcoli (ALT,C) - Trasformazioni LineariTramite questo menu viene eseguita la trasformazione della griglia.

Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)Selezionando questo comando il programma esegue la trasformazione lineare di una griglia. Si usi il menu "Stampa" per verificare i risultati dell'elaborazione.Per maggiori informazioni: "Operazione Trasformazioni Lineari - Introduzione al modulo ISOMAP"


Menu Stampa (ALT,S) - Trasformazioni LineariIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Capitolo 14 - Menu del modulo ISOMAP - Filtraggio

Menu Edizione (ALT,E) - FiltraggioL'operatore Filtraggio esegue il filtraggio numerico in dominio di spazio, cioè la convoluzione di un operatore filtro di tipo matriciale di ordine dispari con la griglia stessa.I filtri devono sempre essere simmetrici rispetto agli assi passanti per il centro ed alle loro bisettrici. Utilizzando come filtro una matrice unitaria di ordine dispari si otterrà una griglia che rappresenta la media mobile della griglia iniziale. Utilizzando questo comando in combinazione con il comando Differenza Griglia si otterrà la separazione delle anomalie locali da quelle regionali.


Comando Selezione Filtro (ALT,E,F)Selezionando questo comando viene il programma propone la finestra di dialogo "Selezione Filtro".

La finestra di dialogo "Selezione Filtro"Per selezionare un archivio:

digitate nel campo Nome File il nome del file da aprire oppure, qualora l'archivio sia già esistente, fate


doppio clic sul nome del documento che desiderate aprire scegliendo fra quelli presenti nell'elenco posto sotto il campo Nome File.

nel campo Nome File digitate il nome del file da aprire oppure, qualora l'archivio sia già esistente, premete TAB quindi la freccia SU o la freccia GIÙ per selezionare il nome dall'elenco posto sotto il campo Nome File e premete INVIO.

Per creare un nuovo filtro digitate nel campo Nome File della finestra sopra descritta un nome nuovo e confermate, quindi selezionate il comando Edizione Filtro di questo stesso menu per l'introduzione dei dati.

Comando Edizione Filtro (ALT,E,E)Selezionando questo comando viene avviato Il programma Blocco Note di Windows per permettere la creazione o la modifica dei filtri.I filtri possono essere creati tramite un qualunque programma di video-scrittura usato in modalità non documento, ricordando che i nomi di tali filtri devono sempre possedere l'estensione ".FIL".

Ecco un esempio di filtro adatto ad effettuare una media dei valori presenti all'interno di un cerchio centrato sul nodo di una griglia:

11 .00000 .00000 .00000 .03571 .03571 .03571 .03571 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .00000 .00000 .00000 .00000 .00000 .03571 .03571 .03571 .03571 .03571 .00000 .00000 .00000

La struttura dei filtri è molto semplice: nella prima riga è indicato l'ordine della matrice che costituisce l'operatore filtro, che deve essere sempre un numero dispari, quindi nelle righe successive sono riportati i coefficienti, separati fra loro da uno spazio.

Menu Calcoli (ALT,C) - Filtraggio Tramite questo menu viene eseguito il filtraggio della griglia.


Comando Esecuzione Calcoli (ALT,C,E)Selezionando questo comando il programma esegue il filtraggio numerico in dominio di spazio cioè la convoluzione di un operatore filtro di tipo matriciale di ordine dispari con la griglia stessa.Si usi il menu Stampa per verificare il risultato ottenuto.Per maggiori informazioni: "Operazione Filtraggio - Introduzione al modulo ISOMAP"


Menu Stampa (ALT,S) - FiltraggioIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Capitolo 15 - Introduzione al modulo ROTOMAP

Introduzione al modulo ROTOMAPÈ un programma nato per l'analisi dei pendii in cui possono verificarsi problemi di distacco in quota e successivo rotolamento a valle di blocchi di roccia, nonché per la progettazione delle opere di protezione.Il programma è un'estensione di ISOMAP: per una completa descrizione delle caratteristiche del modulo base si rimanda pertanto ai capitoli dedicati a lui dedicati.La soluzione adottata dal programma per lo studio di un problema così complesso consiste nell'uso di un approccio di tipo statistico che consente di determinare le "aree di probabilità" di arresto dei blocchi, la distribuzione delle energie cinetiche e, sia pure a livello probabilistico, il "tempo di ritorno" di un impatto su di un'area data. Particolare importanza riveste ovviamente la fase di ricostruzione del modello numerico del pendio, che potrà essere calcolato a partire da una distribuzione arbitraria di punti (terne X,Y,Z) trasformate dal programma in una griglia regolare, o meglio attraverso la lettura diretta dei valori delle quote in corrispondenza dei nodi della griglia a maglie quadrate che viene utilizzata nel modello. È inoltre possibile utilizzare modelli digitali preesistenti della superficie topografica. Il programma dispone ora di un nuovo, veloce metodo per la calibrazione del modello. ROTOMAP elabora le isolinee dei tempi minimi di percorrenza dei blocchi; utilizzando un semplice cronometro ed una telecamera standard è possibile comparare, in corrispondenza di punti predeterminati, i tempi reali di scendimento con i tempi elaborati dal programma. In questo modo sarà semplice ottenere un modello del terreno dettagliato ed affidabile.Tramite accurati rilievi geologici e geomorfologici, mirati in particolare alla determinazione delle nicchie di distacco, ed attraverso una fase di back analysis, si determinano i parametri geomeccanici che consentono di ottenere percorsi tali da far coincidere la distribuzione di frequenza simulata con quella deducibile dalla posizione di arrivo della serie storica di scendimenti reali. Vengono quindi calcolate le curve di isofrequenza dei punti di arrivo, le curve isoenergetiche, ricavate dall'elaborazione dei livelli di energia specifica media e massima, ed il percorso di scendimento dei blocchi. Possono inoltre essere calcolate le altezze massime dei rimbalzi.Inserendo reti o valli paramassi possono essere effettuate analisi dedicate alla definizione dell'intervento di protezione al fine di determinare quello che offre il miglior rapporto tra la protezione offerta ed il costo. I diversi elaborati grafici prodotti possono essere stampati in sovrapposizione alla rappresentazione della topografia. Molto utile è inoltre la possibilità di visualizzare e stampare le sezioni di ogni scendimento simulato.

Operazione Rotolamento massi - ROTOMAPIl tipo di problema è evidentemente molto complesso in quanto il comportamento reale dei blocchi nel corso del rotolamento dipende da una infinità di "dettagli fini" a livello geometrico e geomeccanico. Le leggi che regolano il rapporto tra i parametri geomorfologici ed i percorsi dei blocchi non sono "lineari" ma "caotiche", nel senso che non esiste proporzionalità tra le variazioni dei dati di ingresso e le variazioni nei percorsi che ne derivano, in quanto variazioni anche molto piccole nelle condizioni iniziali provocano, di norma, grandi (e quindi imprevedibili) variazioni nelle condizioni finali. Questo non significa affatto che il problema non possa a priori essere trattato, bensì semplicemente che non è pensabile poter effettuare una o poche simulazioni per la corretta taratura del modello e neppure di poter prevedere percorso e punto di arresto di un masso reale. Infatti, pur tentando di ricreare identiche condizioni iniziali, è chiaramente impossibile prevedere il percorso esatto di un blocco di roccia di cui non si può conoscere a priori la geometria e che rotola su un pendio la cui geometria non solo non è conosciuta in dettaglio ma è anche in continua evoluzione nel tempo.Ne deriva quindi che l'unica soluzione possibile consista nell'utilizzo di un approccio di tipo statistico. In tal modo non vengono determinati i punti di arrivo dei blocchi ma le "aree di probabilità": inoltre, conoscendo la frequenza annua con cui i blocchi si staccano dalla parete è possibile determinare a livello probabilistico il "tempo di ritorno" di un impatto su di un'area data e la distribuzione delle energie cinetiche.I parametri geomeccanici utilizzati nel modello sono stati definiti come coefficienti di restituzione energetica normale e tangenziale, coefficiente di attrito di roto-scivolamento ed angolo limite. È doveroso fare alcune osservazioni importanti su questi parametri. In primo luogo è necessario che ciascun set di parametri venga tarato per un ben determinato range di dimensioni reali dei blocchi; lo stesso materiale, infatti, sia esso detrito o roccia in posto (normalmente alterata) può rispondere in modo elastico all'urto di blocchi di piccole dimensioni, o


assorbire una parte consistente di energia per fratturazione e dislocazione del materiale, quindi con comportamento plastico, nel caso di urto di blocchi di dimensioni maggiori.L'angolo limite è forse tra tutti il parametro più difficile da determinare; viene utilizzato per individuare le condizioni in cui avviene il passaggio dalle condizioni di roto-scivolamento a quelle di volo libero e viceversa. Il primo caso si verifica per aumenti di pendenza o per angoli di uscita da un urto superiori all'angolo limite; in tutti gli altri casi il moto prosegue in condizioni di "roto-scivolamento". Un suggerimento ragionevole può essere quello di valutarlo come rapporto tra l'ampiezza delle asperità del terreno (non trascurabili rispetto alle dimensioni del blocco) e la loro spaziatura: nel caso in cui l'angolo di uscita sia maggiore di tale valore è probabile infatti che non vi sia ulteriore immediata interferenza tra masso e terreno.Per poter operare con Rotomap occorre effettuare una raccolta di dati preventiva in modo tale da poter ricostruire il modello numerico del pendio con la massima precisione possibile. Naturalmente è possibile determinare i parametri anche attraverso procedure di back analysis, anzi una fase di analisi a ritroso è sempre necessaria per le tarature finali del modello, ma una raccolta dei dati iniziali accurata permette di restringere notevolmente il campo di variabilità entro cui effettuare la back analysis e permette quindi la realizzazione di un modello sicuramente affidabile.La prima fase operativa consiste nella ricostruzione geometrica del pendio per la quale può essere utilizzata una cartografia aggiornata e dettagliata; meglio tuttavia utilizzare un rilievo topografico eseguito "ad hoc".L'introduzione dei dati può avvenire tramite un seminato di terne (X,Y,Z) sparse ma uniformemente distribuite che verranno poi trasformate dal programma in una griglia regolare, o meglio attraverso la lettura dei valori delle quote direttamente in corrispondenza dei nodi della griglia a maglie quadrate che verrà utilizzata nel modello. È anche possibile utilizzare modelli digitali preesistenti della superficie topografica. La disposizione delle maglie deve essere decisa con il criterio di ottimizzare lo sfruttamento della "risoluzione" disponibile e nel contempo di minimizzare il lavoro di introduzione dei dati. La griglia non deve necessariamente essere disposta parallelamente all'asse Nord-Sud ma dovrebbe essere ruotata al fine di eliminare la presenza di angoli "morti", ed estendersi in modo da contenere l'area da proteggere e tutte le nicchie di distacco da cui potenzialmente potrebbe partire una traiettoria che interessi l'area stessa. Estendere ulteriormente l'area porta ad un lavoro di inserimento dati superfluo e, poiché il numero di maglie è limitato, ad un decadimento della risoluzione con cui viene rappresentata l'area utile.La dimensione delle maglie dovrebbe essere scelta tenendo presente che l'uso di maglie esageratamente ampie porta ad una scarsa precisione nella ricostruzione del modello numerico mentre maglie troppo piccole possono portare alla simulazione di picchi "attivi" non esistenti o ad un eccessivo arrotondamento, falsando le condizioni che portano al decollo od al rotolamento del blocco. L'area delle maglie dovrà quindi possedere una dimensione tale da essere "grande" rispetto al volume dei blocchi ma ridotta rispetto all'area in esame (normalmente si utilizzano maglie con un'area compresa tra i 5 ed i 15 mq).Una volta completata l'identificazione delle aree e la definizione della topografia è necessario effettuare un accurato rilievo geologico e geomorfologico, mirato in particolare alla determinazione delle nicchie di distacco. I percorsi dei massi sono infatti fortemente influenzati dalla topografia del pendio che, in particolare nelle aree in frana, può aver subito notevoli mutamenti da quando è stato effettuato il rilievo delle carte normalmente disponibili in commercio.Poiché di norma il distacco avviene da punti non identificabili a priori all'interno di aree subverticali anche estese, viene richiesta l'introduzione non di punti ma di linee di distacco, che potranno essere disposte arbitrariamente al di sotto delle nicchie stesse. La simulazione avviene facendo partire i blocchi da punti disposti lungo le spezzate indicate con velocità variabili da un minimo ad un massimo in funzione della geometria delle nicchie.In altre parole si trascura il comportamento "locale" lungo la nicchia di distacco considerando esclusivamente che i blocchi, cadendo lungo la parete, acquistano una velocità pari a dove g è l'accelerazione di gravità, h la differenza di quota tra il punto di distacco e l'area di arrivo impostata e Cs è un coefficiente di smorzamento 1 che permette di tenere conto di rotolamenti ed urti "locali" lungo la nicchia stessa. Indicando con h1 ed h2 le differenze di quota minime e massime si ottengono le velocità iniziali minime e massime.Si identificano quindi le zone corrispondenti a tipi litologici diversi attribuendo a ciascuno di essi i coefficienti di restituzione energetica ed i coefficienti di attrito, eventualmente facendo riferimento ai valori suggeriti dalla letteratura.Devono infine essere rilevate le posizioni planimetriche dei punti di arresto dei massi distaccatisi in passato. Infatti confrontando la "serie storica" dei punti di arresto dei blocchi caduti in precedenza con le curve di isofrequenza elaborate dal programma si può avere una conferma della buona taratura del modello effettuata.Alla fase di realizzazione delle opere di protezione può essere utile far precedere operazioni di disgaggio: riportando su di un diagramma le posizioni successive delle diverse fasi della caduta dei massi si potranno determinare punto per punto i livelli energetici e derivarne i coefficienti di restituzione normale e tangenziale in corrispondenza dei punti di impatto.

Principali caratteristiche del modello matematicoNel seguito vengono discusse le principali scelte progettuali effettuate nello sviluppo di Rotomap.


Modello TridimensionaleLa scelta di utilizzare per la rappresentazione della superficie un modello tridimensionale è stata effettuata in quanto molto spesso la traiettoria percorsa dei massi non giace su di un piano verticale, né può essere definito in modo univoco uno sviluppo cilindrico che possa contenere tutti gli scendimenti possibili. Utilizzare una superficie anziché una sezione è quindi indispensabile e, quantunque il trattamento di sezioni sia estremamente più semplice sia dal punto di vista della costruzione degli algoritmi che da quello della loro implementazione, la loro utilizzazione costituisce nella maggior parte dei casi una semplificazione inaccettabile. Per chiarire meglio il concetto con un esempio possiamo far notare come un piccolo aumento di velocità possa far oltrepassare una cresta e seguire quindi una traiettoria completamente diversa.Approccio StatisticoIl rotolamento di massi appartiene ad una famiglia di fenomeni che presentano un tipico comportamento "caotico", inteso nell'accezione matematica del termine con cui si intende descrivere eventi non "convergenti", in cui cioè piccole variazioni nelle condizioni iniziali provocano di norma grandi (e quindi imprevedibili) variazioni nelle condizioni finali. Questo non significa affatto che il problema non possa a priori essere trattato, bensì semplicemente che non è pensabile poter effettuare una o poche simulazioni per la corretta taratura del modello, né tantomeno poter prevedere percorso e punto di arresto di un masso reale. Si è optato così per la valutazione del comportamento medio determinato attraverso la simulazione di un grande numero di scendimenti, ciascuno dei quali possa fornire l'informazione relativa ad un percorso "medio e più probabile" tra tutti quelli fisicamente ammissibili, rinunciando ad effettuare previsioni di tipo deterministico.Leggi di ComportamentoLa scelta di considerare i massi come entità puntiformi piuttosto che come elementi ellissoidali è maturata attraverso una attenta valutazione dei vantaggi e degli svantaggi dei due metodi, che qui riassumiamo:

a) gradi di libertà

la forma ellissoidale permette di considerare tra le componenti energetiche anche gli effetti di momenti di inerzia differenti nelle tre direzioni principali; questo permette il temporaneo accumulo di una parte di energia sotto forma di energia di rotazione, che viene poi rilasciata come energia cinetica. Il masso assume quindi un comportamento caratterizzato da sequenze di balzi lunghi e corti, con rallentamenti ed accelerazioni improvvise dopo ciascun urto. È piuttosto discutibile affermare che tale comportamento sia veramente realistico, specie per blocchi di una certa massa che scendono lungo pendii costituiti da roccia alterata e detrito. È comunque importante osservare due cose: la prima è che il masso di fatto non ha forma ellissoidale, e perciò non è possibile con questo artificio ottenere simulazioni "individuali" più accurate; la seconda è che piccole variazioni di massa, velocità iniziale di rotazione e rapporto tra gli assi, conducono a percorsi completamente differenti. Il considerare massi di forma ellissoidale semplicemente introduce nel modello un maggior grado di "aleatorietà" senza peraltro fornire realmente informazioni utili all'interpretazione; il percorso del masso puntiforme può rappresentare a nostro parere "l'inviluppo statistico" dei percorsi generati dalle infinite combinazioni geometriche masso-pendio. È peraltro possibile tenere implicitamente conto dell'effetto della geometria del masso correggendo opportunamente il rapporto tra i coefficienti di restituzione energetica normale e tangenziale, correggendo in tal modo il rapporto tra l'ampiezza e l'altezza dei singoli balzi. Questa modellazione può apparire semplificativa, a meno che non si rifletta attentamente sulle due cose che non avvengono durante l'impatto: primo, il punto di impatto non è un punto ma una superficie, ed a maggior ragione non è un centro puntiforme di rotazione rigida; secondo, l'impulso applicato al blocco non è istantaneo. Quello che avviene veramente è che al masso vengono applicate forze variabili con continuità nel tempo, forze che dipendono dalla risposta elasto-plastica del terreno in condizioni dinamiche, la quale a sua volta dipende (come minimo) dall'elasticità del materiale, dalla sua predisposizione ad essere addensato e frantumato e dall'energia dispersa come onda d'urto nel terreno e come energia cinetica delle proiezioni. Occorre quindi un tempo di elaborazione decisamente grande per modellare un urto, mentre le velocità di ingresso e di uscita, che descrivono la traiettoria reale del blocco, possono essere determinate semplicemente confrontando quattro fotogrammi!. Infine osserviamo che anche le asperità locali del terreno (ovviamente non modellabili in dettaglio) influenzano la traiettoria, ed il loro effetto, essendo dello stesso ordine di grandezza di quello della geometria del masso, lo assimila ad un generatore casuale di deviazioni angolari annullandone l'apporto al trattamento statistico del problema.

b) criterio di arresto

Un problema tipico dei modelli di rotolamento massi è quello di determinare un valido criterio di arresto. Uno dei motivi per utilizzare massi di forma ellissoidale è che tale forma fornisce un criterio elementare (e facilmente implementabile) che identifica l'arresto con una condizione di rimbalzo all'indietro. Questa è una semplificazione di tipo geometrico piuttosto grossolana, peraltro applicabile solo nei modelli piani, in cui ha effettivamente un senso fisico il termine "all'indietro", mentre nei modelli tridimensionali occorre utilizzare criteri di arresto più sofisticati basati su bilanci energetici.

c) velocità di calcolo e occupazione di memoria

Va da sé che, quantunque l'introduzione di massi dotati di momenti di inerzia sia un problema di meccanica elementare, la fase di calcolo ne sarebbe notevolmente rallentata. Soprattutto però sarebbe l'occupazione


temporanea di memoria di massa a risentirne, in quanto ad ogni punto della traiettoria dovrebbero essere associati sei valori in più, vale a dire l'orientamento dell'ellissoide e le componenti di velocità angolare: in tal modo si vedrebbe dimezzato il numero di simulazioni eseguibili. Si è quindi ritenuto fondamentale, dal punto di vista dell'approccio statistico al problema, dare la massima importanza al numero di simulazioni eseguibili piuttosto che all'introduzione di una variabile di scarsa rilevanza statistica.

Interazione con le opere di protezioneReti Paramassi - Le reti paramassi sono l'opera più frequentemente utilizzata per la protezione. Il calcolo 'locale' della loro interazione con i blocchi trascende le finalità di questo programma. Molti interessanti studi sono stati presentati, e sono disponibili in letteratura i risultati di prove di impatto eseguite in scala reale. ROTOMAP modella le reti paramassi attraverso i parametri seguenti:

a) Resistenza: è l'energia massima che le reti sono in grado di assorbire e deve essere espressa in energia. L'unità di misura deve essere omogenea a quella della massa dei blocchi: il confronto viene infatti eseguito fra resistenza a sfondamento della rete e massa dei blocchi moltiplicata per l'energia massica V²/2.

b) Massa dei blocchi: è il valore della massa del blocco di progetto. È ovviamente consigliabile progettare le opere di protezione per i blocchi più grandi che si possono staccare dalle pareti di monte. Indicazione si può considerare un volume di roccia pari al prodotto delle massime spaziature delle principali tre famiglie di discontinuità mutuamente ortogonali. Naturalmente un'analisi più accurata dell'ammasso roccioso può fornire risultati meno conservativi ma più aderenti alla situazione reale. A nostro parere è opportuno applicare alla massa del blocco così determinata un coefficiente di sicurezza che permetta di tenere conto dell'energia accumulata in termini di momento angolare.

c) Altezza delle reti: ovviamente necessaria per verificare che i blocchi rimbalzando non superino le opere di protezione.

È importante osservare che, essendo l'energia dei blocchi proporzionale alla massa ed essendo invece indipendente da questa il percorso geometrico dello scivolamento, la sequenza di elaborati che si ottiene utilizzando blocchi di massa unitaria e aumentando la resistenza della rete sarà valida per qualunque coppia resistenza/massa blocchi avente lo stesso rapporto. È così possibile determinare, lavorando soltanto sulla base di questi rapporti, tanto la capacità di arresto della rete quanto la massa dei blocchi arrestabili a parità di resistenza della rete.Valli Paramassi - Nel caso in cui il versante interno sia sufficientemente inclinato da garantire il rimbalzo all'indietro dei massi i valli possono essere modellati in modo del tutto analogo alle reti, imponendo una resistenza a rottura grande (infinita). È possibile comunque modellare geometricamente il vallo modificando il modello digitale della superficie topografica, con l'accortezza di assegnare allo scavo ed al rilevato i nuovi coefficienti di restituzione energetica.

Procedura d'uso



Selezionare “Rotolamento Massi” nella finestra “Operazioni”

Scegliere tramite la finestra di dialogo "Definizione lavoro origine" la griglia contenente la topografia

Tramite il menu "Edizione": inserire la posizione delle linee di distacco

Tramite il menu "Edizione": inserire i parametri geomeccanici

Tramite il menu "Edizione": inserire i parametri di calcolo

Tramite il menu "Edizione": opzionalmente inserire la posizione delle opere di protezione



Capitolo 16 - Menu del modulo ROTOMAP - Rotolamento massi

Menu Edizione (ALT,E) - Rotolamento MassiÈ il menu che gestisce l'introduzione e la modifica dei dati di ingresso necessari per l'esecuzione dell'operazione.


Comando Parametri Calcolo Rotolamento (ALT,E,C)Tramite questo comando si definiscono i parametri per il calcolo degli scendimenti.

La finestra di dialogo "Parametri rotolamento massi" Nella finestra di dialogo "Parametri rotolamento massi" devono essere introdotti:


Angolo limite volo [°]: è l'angolo che discrimina le condizioni di passaggio dal moto di rotolamento alle condizioni di volo libero o viceversa.

Angolo limite urto [°]: è l'angolo che discrimina le condizioni di urto con rimbalzo o di proseguimento del rotolamento.

Angolo limite rimbalzo [°]: è l'angolo che discrimina le condizioni di passaggio, dopo un urto, alle condizioni di volo libero.

Numero di punti di partenza: è il numero totale di punti di distacco dei blocchi dalla parete rocciosa che il programma dovrà considerare sulle linee di partenza. Il programma posiziona i punti di partenza a intervalli per quanto possibile regolari, disponendoli sulle linee definite, utilizzando sempre gli estremi delle spezzate ed aggiungendo internamente i punti eventualmente mancanti. I punti di partenza devono essere almeno il doppio del numero delle linee di partenza ed è comunque preferibile che il numero definito sia dispari rispetto al numero di singole spezzate che rappresentano l'insieme delle linee di partenza.

Lo scopo di questo e dei due parametri seguenti è di ottenere un numero rilevante di condizioni iniziali del moto, e quindi di percorsi simulati differenti, in quanto l'approccio utilizzato è di tipo stocastico e quindi richiede l'esecuzione di un numero elevato di simulazione di scendimento dei blocchi per consentirne in seguito un'analisi statistica affidabile.Per ottenere questo risultato si dispongono quindi le spezzate che rappresentano le linee di partenza dei blocchi alla base delle nicchie di distacco, e si distribuisce lungo tali spezzate un numero consistente di punti di partenza. Da ogni punto di partenza il programma avvia diverse simulazioni di scendimenti, variando sia la velocità sia la direzione iniziale. Il numero totale di distacchi che si otterrà sarà quindi così calcolato: Numero deviazioni angolari * Numero velocità di partenza * Numero punti di partenza.

Numero di velocità di partenza: è il numero di velocità di partenza diverse per ogni punto di distacco. Come si è detto in precedenza le spezzate che rappresentano le linee di partenza dei blocchi vengono disposte alla base delle nicchie di distacco, in quanto quello che interessa non è tanto il comportamento locale delle condizioni di moto incipiente quanto il comportamento globale dello scendimento lungo il versante. Per semplificare l'uso del programma si ipotizza quindi che i blocchi possano staccarsi da punti diversi delle nicchie di distacco e che attraversino le linee indicate con velocità e direzioni diverse: in tal modo si ottiene uno spettro di condizioni iniziali ampio ed estremamente utile per una distribuzione dei percorsi statisticamente significativa. Il numero di velocità iniziali influisce sul numero totale di simulazioni che è pari a Np*Nv*Nd (numero di punti, di velocità e di direzioni).

Numero di deviazioni angolari di partenza: è il numero di direzioni iniziali diverse da quella di massima pendenza da far assumere ai massi per ogni punto di distacco. L'ampiezza di tali deviazioni sarà contenuta entro la deviazione angolare massima. Il numero di direzioni iniziali influisce sul numero totale di simulazioni che è pari a Np*Nv*Nd (numero di punti, di velocità e di direzioni).

Velocità iniziale minima e Velocità iniziale massima: possono essere approssimativamente calcolate ipotizzando la caduta libera dei blocchi da punti diversi delle nicchie di distacco tramite l'equazione

, dove H è la differenza di quota minima e massima tra i punti di distacco e la linea di partenza, g è l'accelerazione di gravità e Cs è un coefficiente di smorzamento 1 che permette di tenere conto di rotolamenti ed urti "locali" lungo la nicchia stessa. Le velocità sono espresse in m/s.

Deviazione angolare massima: è l'ampiezza dell'angolo di deviazione della direzione di massima pendenza in corrispondenza del punto di partenza dei massi. Il programma farà spaziare i percorsi di partenza nel range di valori compresi fra più e meno il valore indicato: definendo ad esempio come deviazione angolare massima un angolo di 15°, i percorsi dei massi avranno una direzione angolare diversa da quella della massima pendenza compresa tra +15° e -15°. Si può assumere come deviazione massima un valore compreso tra 10° e 40°, fondamentalmente aumentando il valore al crescere della distanza tra i punti di partenza, per garantire una distribuzione di percorsi che assicuri una buona copertura del versante.

Gli ultimi tre valori si riferiscono alla simulazione delle reti di protezione. È importante osservare che, essendo l'energia dei blocchi proporzionale alla massa ed essendo invece indipendente da questa il percorso geometrico dello scivolamento, la sequenza di elaborati che si ottiene aumentando la resistenza della rete utilizzando sempre blocchi di massa unitaria sarà valida per qualunque coppia resistenza/massa blocchi avente lo stesso rapporto. È così possibile determinare, lavorando soltanto sulla base di questi rapporti, tanto la capacità di arresto della rete quanto la massa dei blocchi arrestabili a parità di resistenza della rete.

Resistenza (kJ): è l'energia massima che le reti sono in grado di assorbire;

Massa dei blocchi (t): è il valore della massa unitaria dei blocchi che, moltiplicata per il valore di v 2/2 e confrontata con la resistenza delle reti, permette di valutare se il sistema di protezione definito sia adeguato;

Altezza delle reti (m): il programma è in grado di simulare scendimenti dei blocchi percorsi in condizioni di roto-scivolamento o di volo; durante la simulazione può quindi verificare se i blocchi siano rimbalzati al di


sopra delle reti di contenimento.

Nel caso in cui il versante interno sia sufficientemente inclinato da garantire il rimbalzo all'indietro dei massi i valli possono essere modellati in modo del tutto analogo alle reti, imponendo una resistenza a rottura grande (infinita). È possibile comunque modellare geometricamente il vallo modificando il modello digitale della superficie topografica, con l'accortezza di assegnare allo scavo ed al rilevato i nuovi coefficienti di restituzione energetica.

Comando Parametri Geomeccanici Rotolamento (ALT,E,G)Selezionando questo comando viene disegnata a video la griglia che rappresenta il fronte analizzato per l'attribuzione dei parametri geomeccanici alle diverse zone.

I parametri geomeccanici utilizzati nel modello sono stati definiti come coefficienti di restituzione energetica normale e tangenziale e coefficiente di attrito di roto-scivolamento. È possibile fare alcune osservazioni importanti su questi parametri:

1) in primo luogo deve essere chiaro che ciascun set di parametri deve essere tarato per un ben determinato range di dimensioni reali dei blocchi; lo stesso materiale, infatti, sia esso detrito o roccia in posto (normalmente alterata) può rispondere in modo elastico all'urto di blocchi di piccole dimensioni, o assorbire una parte consistente di energia per fratturazione e dislocazione del materiale (quindi con comportamento plastico) nel caso di urto di blocchi di dimensioni maggiori.

2) il coefficiente di attrito di roto-scivolamento può essere scelto in funzione delle dimensioni dei blocchi e delle asperità del terreno, ma anche in modo da simulare condizioni di moto diverse. Ad esempio nel caso di una lastra piatta si possono fare due serie di simulazioni, per verificare il comportamento in caso di rotolamento lungo il perimetro o in caso di scivolamento su di una faccia piana. Si osservi che con questo approccio è possibile individuare ed analizzare separatamente gli effetti delle due modalità di scendimento, diversamente da quanto avviene nel caso di analisi effettuate con modelli che rappresentano i blocchi con forme geometriche semplificate.

Sul lato destro dello schermo sono riportati i comandi per la gestione della finestra:

Tabella Parametri Geomeccanici: per ogni lavoro sono definibili fino ad un massimo di dieci materiali, ciascuno dei quali è caratterizzato da tre valori (coefficiente di restituzione normale, coefficiente di restituzione tangenziale e coefficiente di attrito di roto-scivolamento) e rappresentato sulla maglia tramite il


colore ad esso associato.

Nelle caselle sotto l'opzione <Parametri Geomeccanici> devono essere introdotti i valori dei tre parametri, separati fra loro dalla virgola:

Coefficiente di restituzione energetica normale;

Coefficiente di restituzione energetica tangenziale;

Coefficiente di attrito.

Dopo aver definito i parametri, selezionate uno dei set di parametri facendo clic sull'icona a fianco.

Facendo clic su di una maglia le si associa il set di parametri attualmente selezionato. Tenendo premuto il tasto sinistro e trascinando il mouse sulla griglia è possibile effettuare una selezione continua (multipla) di maglie. Terminata la fase di selezione, facendo clic con il tasto destro il set di parametri attualmente selezionato viene associato a tutta l'area delimitata dalla linea di maglie selezionate.

<Annulla modifica>: annulla l'ultima modifica apportata.

<Salva>: salva le modifiche apportate ed esce.

<Annulla>: chiude la finestra senza salvare i dati introdotti od eseguire il comando.

Comando Posizionamento Punti di Partenza (ALT,E,P)Permette la definizione delle linee di distacco lungo le quali vengono allineati i punti di partenza degli scendimenti dei massi. È possibile determinare una o più spezzate, alla base delle nicchie di distacco, dalle quali far partire le simulazioni degli scendimenti. Lungo queste linee vengono ripartiti tanti punti di partenza quanti ne sono stati indicati nella finestra dedicata alla definizione dei parametri di calcolo del rotolamento. Per semplificare l'uso del programma si ipotizza infatti che i blocchi possano staccarsi da punti diversi delle nicchie di distacco e che attraversino le linee indicate con velocità e direzioni diverse: in tal modo si ottiene uno spettro di condizioni iniziali ampio ed estremamente utile per una distribuzione dei percorsi statisticamente efficace. Si osservi che le linee di distacco non possono giacere sui bordi della griglia.

La finestra di dialogo "Edizione dei punti di partenza" Nella finestra di dialogo "Edizione dei punti di partenza" devono essere inseriti:

Coordinata X: le coordinate planimetriche X e Y dei punti di partenza devono essere definite in metri, a partire dall'origine arbitraria utilizzata per la creazione della griglia.

Coordinata Y: le coordinate planimetriche X ed Y dei punti di partenza devono essere definite in metri, a partire dall'origine arbitraria utilizzata per la creazione della griglia.


Codice: il codice 0 (zero) indica un punto di inizio della spezzata, il codice 1 (uno) un punto interno o terminale. Ad esempio, per definire due linee separate, rispettivamente composte da 4 e 3 punti, la sequenza dei codici deve essere la seguente: 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1. La definizione del tipo di punto permette di creare delle spezzate formate da un'unica linea, anziché da tanti segmenti con i vertici coincidenti, ottimizzando il lavoro del programma nel ricalcolo dei punti di partenza. Poiché gli estremi delle linee di partenza vengono sempre utilizzati come punti di distacco, l'uso di una spezzata descritta da segmenti aventi estremi coincidenti produrrebbe la sovrapposizione degli scendimenti che partono da quei punti, non solo moltiplicando inutilmente il lavoro del programma ma dando peso doppio a quei particolari scendimenti nella trattazione statistica.

Comando Posizionamento Reti (ALT,E,R)Permette la definizione del posizionamento delle spezzate che rappresentano le reti di protezione.

La finestra di dialogo "Edizione dei punti di posizionamento delle reti" Nella finestra di dialogo "Edizione dei punti di posizionamento delle reti" devono essere inseriti:

Coordinata X: le coordinate planimetriche X ed Y dei punti devono essere definite in metri, a partire dall'origine arbitraria utilizzata per la creazione della griglia.

Coordinata Y: le coordinate planimetriche X ed Y dei punti devono essere definite in metri, a partire dall'origine arbitraria utilizzata per la creazione della griglia.

Codice: il codice 0 (zero) indica un punto di inizio della spezzata, il codice 1 (uno) un punto interno o terminale. Ad esempio, per definire due linee separate, rispettivamente composte da 4 e 3 punti, la sequenza dei codici deve essere la seguente: 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1. La definizione del tipo di punto permette di creare delle spezzate formate da un'unica linea, anziché da tanti segmenti con i vertici coincidenti, ottimizzando il lavoro del programma.

Resistenza (kJ): è l'energia massima che le reti sono in grado di assorbire, assignata individualmente ad ogni sezione di rete;

Altezza delle reti (m): altezza delle opere di portezione, assegnata individualmente ad ogni tratto di rete. Il programma è in grado di simulare scendimenti dei blocchi percorsi in condizioni di roto-scivolamento o di volo; durante la simulazione può quindi verificare se i blocchi siano rimbalzati al di sopra delle reti di contenimento.


Menu Calcoli (ALT,C) - Rotolamento MassiTramite questo menu si avviano le elaborazioni relative alla procedura di calcolo selezionata.

Comando Calcolo Scendimenti (ALT,C,S)Selezionando questo comando vengono calcolati gli scendimenti. Essi sono identificati da un numero progressivo; questo accorgimento permette di riconoscere i diversi scendimenti così da poterne visualizzare la sezione senza doverli necessariamente scorrere tutti a video con l'apposito comando. Dopo aver eseguito il primo scendimento il programma resta in attesa di un comando per proseguire l’esecuzione del calcolo: facendo clic sul pulsante “>” verrà visualizzato lo scendimento successivo; facendo clic sul pulsante “>>” il programma calcolerà tutti gli scendimenti. In qualunque momento sarà possibile fare nuovamente clic sul pulsante “>” per riprendere a scorrere uno scendimento per volta.

La finestra all’interno della quale il programma visualizza gli scendimenti dispone di altri tre pulsanti:

<Interrompi Singolo>: facendo clic su questo pulsante viene interrotto lo scendimento in corso.

<Interrompi Elaborazione>: facendo clic su questo pulsante viene interrotta l'esecuzione del comando.

<Conferma>: chiude la finestra di visualizzazione degli scendimenti.


Comando Calcolo Arrivi (ALT,C,A)Selezionando questo comando viene eseguito il ricalcolo delle isolinee di arrivo, cioè delle curve che rappresentano la frequenza dei punti di arrivo, espressa in parti per milione del numero di scendimenti al metro quadro. Ciò è a dire, ad esempio, che se a partire dalle linee di distacco imposte partissero due milioni di blocchi, allora su un quadrato di terreno di un metro di lato, attraversato da una curva di valore 12, si arresterebbero 24 blocchi. Questo tipo di rappresentazione permette tra l'altro di quantificare la probabilità annua che un blocco si arresti su una determinata area. Considerando ad esempio un'area di 20 metri quadri, sempre attraversata da una curva di valore 12, ed ipotizzando che dalle linee di distacco imposte cadano 100 blocchi all'anno, allora si avrebbero 100/1000000*12*20=0.024 blocchi all'anno, da cui si ricava un tempo di ritorno dell'evento di 1/0.024=41.6 anni. In altre parole in tali condizioni c'è il rischio che ogni ~42 anni un blocco si arresti nell'area in esame. Si osservi infine che tale rappresentazione riguarda esclusivamente il conteggio dei punti di arrivo dei blocchi e non degli attraversamenti dei blocchi lanciati. Occorre quindi, per non sottostimare il rischio di impatto con manufatti esistenti (comprendendo quindi anche i casi di attraversamento oltre a quelli di arresto), eseguire la valutazione del tempo di ritorno dell'evento su un'area che comprenda l'intero manufatto e tutta l'area a valle di esso.La determinazione della frequenza dei punti di arrivo, confrontata con la distribuzione reale, fornisce indicazioni utili per valutare l'efficacia della back analysis eseguita per la determinazione dei parametri geomeccanici.

Comando Calcolo Energie Medie (ALT,C,E)Selezionando questo comando viene eseguito il calcolo delle curve isoenergetiche ricavate dall'elaborazione dei livelli di energia specifica (V2/2) media. Utilizzando una griglia uguale a quella costruita in fase di modellazione numerica del terreno ROTOMAP esegue il calcolo dell'energia di ogni tratto dello scendimento attribuendo al nodo più vicino il valore ottenuto. La somma dell'energia accumulata, divisa per il numero di segmenti associati al nodo, fornisce il valore dell'energia media al nodo considerato.

Comando Calcolo Energie Massime (ALT,C,M)Selezionando questo comando viene eseguito il calcolo delle curve isoenergetiche ricavate dall'elaborazione dei livelli di energia specifica (V2/2) massima. Utilizzando una griglia uguale a quella del terreno ROTOMAP esegue il calcolo dell'energia di ogni tratto dello scendimento attribuendo al nodo più vicino il valore massimo ottenuto. La somma dell'energia accumulata, divisa per il numero di segmenti associati al nodo, fornisce il valore dell'energia massima al nodo considerato.

Comando Calcolo Tempi Minimi (ALT,C,T)Selezionando questo comando viene eseguito il calcolo delle curve dei tempi minimi di percorrenza che permettono, in associazione con le informazioni fornite isolinee dei punti di arrivo, di effettuare una corretta taratura del modello. Al posto dei costosi test con telecamere ad alta velocità è ora disponibile un nuovo, veloce metodo di calibrazione del modello. Utilizzando le isolinee dei tempi minimi di percorrenza dei blocchi elaborate da ROTOMAP, un semplice cronometro ed una telecamera standard è possibile confrontare, in corrispondenza di punti predeterminati, i tempi reali di scendimento con i tempi elaborati dal programma. In questo modo sarà semplice ottenere un modello del terreno dettagliato ed affidabile.

Comando Calcolo Altezze Massime (ALT,C,L)Selezionando questo comando viene eseguito il calcolo delle altezze massime raggiunte dai blocchi nelle fasi di volo e rimbalzo, per una verifica delle caratteristiche delle opere di protezione.


Menu Stampa (ALT,S) - Rotolamento MassiIl menu Stampa effettua la gestione della rappresentazione grafica della Planimetria, della Vista Prospettica e della Vista Tridimensionale. Per maggiori informazioni: "Menu Stampa - Comandi comuni"


Comando Parametri (ALT,S,P)Selezionando questo comando viene presentata la finestra di dialogo "Definizione parametri grafici". Per maggiori informazioni: "Comando Parametri - Comandi comuni"

Comando Selezione Tematismi (ALT,S,T)Selezionando questo comando viene presentata la finestra di dialogo "Selezione dei tematismi".

La finestra di dialogo "Selezione dei tematismi" Selezionando le diverse opzioni è possibile ottenere sovrapposizioni tra i differenti tematismi.

Stampa della topografia: permette l'inserimento in fase di stampa della rappresentazione planimetrica della superficie topografica. A fianco, nei campi "Curve quotate" e "Curve non quotate" occorre definire il passo di rappresentazione delle curve. Occorre ricordare che il numero di curve rappresentate è inversamente proporzionale al passo indicato ed un passo troppo fitto rallenta quindi la rappresentazione;

Stampa isolinee dei punti di arrivo: permette l'inserimento in fase di stampa della rappresentazione delle curve di isofrequenza delle zone di arresto dei massi. A fianco, nei campi "Curve quotate" e "Curve non quotate" occorre definire il passo di rappresentazione delle curve. Occorre ricordare che il numero di curve rappresentate è inversamente proporzionale al passo indicato ed un passo troppo fitto rallenta quindi la rappresentazione;

Stampa isolinee dei tempi minimi di percorrenza: permette l'inserimento in fase di stampa della rappresentazione delle curve dei tempi minimi di percorrenza. A fianco, nei campi "Curve quotate" e "Curve non quotate" occorre definire il passo di rappresentazione delle curve. Occorre ricordare che il numero di curve rappresentate è inversamente proporzionale al passo indicato ed un passo troppo fitto rallenta quindi la rappresentazione;


Altezze massime da piano campagna: permette l'inserimento in fase di stampa della rappresentazione delle curve rappresentanti le altezze massime raggiunte dai blocchi in caduta. A fianco, nei campi "Curve quotate" e "Curve non quotate" occorre definire il passo di rappresentazione delle curve. Occorre ricordare che il numero di curve rappresentate è inversamente proporzionale al passo indicato ed un passo troppo fitto rallenta quindi la rappresentazione;

Stampa isolinee energia cinetica specifica media: permette l'inserimento in fase di stampa delle curve di isoenergia media. A fianco, nei campi "Curve quotate" e "Curve non quotate" occorre definire il passo di rappresentazione delle curve. Il passo definito è unico, sia per le energie medie sia per quelle massime;

Stampa isolinee energia cinetica specifica massima: permette l'inserimento in fase di stampa delle curve di isoenergia massima. A fianco, nei campi "Curve quotate" e "Curve non quotate" occorre definire il passo di rappresentazione delle curve. Il passo definito è unico, sia per le energie medie sia per quelle massime;

Stampa percorsi: permette l'inserimento in fase di stampa delle traiettorie seguite dai massi in caduta.

Comando Stampa Griglia (ALT,S,G)Selezionando questo comando viene disegnata nell'apposita finestra la superficie calcolata, che potrà quindi essere stampato od esportata in differenti formati.Per maggiori informazioni: "La finestra di anteprima di stampa"

Comando Stampa Sezione (ALT,S,Z)Selezionando questo comando viene proposta una finestra nella quale potrà essere configurato l'output grafico delle sezioni verticali di terreno.Per maggiori informazioni: "Stampa Sezione - Comandi comuni"

Comando Stampa Scendimenti (ALT,S,S)Selezionando questo comando viene proposta la finestra "Anteprima scendimenti" tramite la quale è possibile visualizzare gli scendimenti elaborati.

Inserite nel campo Scendimento il numero dello scendimento da cui iniziare la visualizzazione quindi fate clic sul pulsante <Anteprima>; il profilo tracciato a video rappresenta lo sviluppo del percorso del masso inteso come sezione cilindrica della superficie topografica passante per il percorso stesso, cui viene associata la rappresentazione qualitativa dell'andamento dell'energia cinetica; facendo clic sui pulsanti " > " e " < " si avanza e retrocede nella visualizzazione progressiva di tutti i percorsi elaborati. Facendo clic sul pulsante <Stampa> lo scendimento selezionato viene presentato all'interno dell'apposita finestra di output.


Per maggiori informazioni: "La finestra di anteprima di stampa"

La finestra di dialogo "Parametri per la stampa delle sezioni"Facendo clic sul pulsante <Parametri> possono essere introdotti, per ciascuno scendimento, un titolo principale ed alcuni sottotitoli, entrambi opzionali, il fattore di scala per la rappresentazione grafica e la quota del piano di riferimento.

È normalmente assunto come piano di riferimento quello passante per il valore più basso della Z; la definizione di una diversa quota da attribuire al piano di riferimento permette di unificare il piano di rappresentazione di viste diverse, al fine di permetterne un più agevole confronto.

Comando Esporta in formato SLK (ALT,S,E)Selezionando questo comando viene proposta una finestra per la selezione della tipologia di informazioni da esportare in formato SLK, compatibile con Microsoft Excel ed altri fogli di calcolo.Per maggiori informazioni: "Esporta Excel - Comandi comuni"

Comando Configura (ALT,S,C)Tramite questo comando si definiscono gli attributi con cui vengono disegnati i diversi oggetti degli output, attributi che vengono utilizzati sia a video sia in fase di stampa.Per maggiori informazioni: "Configura - Comandi comuni"


Capitolo 17 - Rotomap, un esempio commentato

Rotomap, un esempio commentatoROTOMAP è destinato all'analisi statistica del rotolamento dei blocchi di roccia ed alla progettazione delle opere di protezione, tipicamente barriere paramassi ad alto assorbimento, od eventualmente valli paramassi.Come in ogni programma di calcolo, tanto più accuratamente vengono eseguite le rilevazioni di campagna tanto più affidabili sono i risultati ottenuti, tuttavia è importante osservare che l'approccio statistico utilizzato consente una notevole flessibilità di utilizzo di dati parziali attraverso la possibilità di determinare i parametri da utilizzare attraverso fasi di analisi a ritroso.Il corretto uso di ROTOMAP prevede un preciso svolgimento delle operazioni di rilevamento sul terreno e delle successive elaborazioni, descritte, fase per fase, nel seguito del capitolo.Per una descrizione dettagliata dei comandi da eseguire per raggiungere il risultato descritto si rimanda alle descrizioni dei comandi presenti nel manuale.Fase 1 - Ricostruzione della superficie topograficaLa superficie topografica può essere ricostruita in due modi: attraverso la generazione di una griglia regolare a partire da una distribuzione casuale di punti quotati sparsi, oppure assegnando direttamente ai nodi della griglia i valori della quota. Il secondo metodo è preferibile in quanto permette di eliminare le distorsioni della superficie dovuta alle procedure di interpolazione.Occorre creare un nuovo lavoro ed assegnare a tale lavoro l'operazione Creazione Griglia.

1A - ricostruzione da punti sparsi.Si introducono le terne x,y,z (x,y in metri, z nell'unità di misura della grandezza da rappresentare, quindi in metri per il caso di una superficie topografica), ed opzionalmente un nome identificativo del punto quotato (es. P1).Vengono quindi introdotti i parametri geometrici (dimensione della griglia e delle maglie) e quelli relativi alla selezione del metodo di calcolo da utilizzare per la generazione.Si passa quindi alla esecuzione dei calcoli.

1B - assegnazione diretta delle quote ai nodi della grigliaÈ possibile procedere in due modi:

1. procedendo come in 1A ma assegnando le coordinate x,y dei punti quotati in modo da farli coincidere con i nodi della griglia che si intende utilizzare. Si passa quindi alla esecuzione dei calcoli.

2. creando un file ASCII esterno ed importandolo nel modello. In questo caso il programma effettua automaticamente tutte le operazioni necessarie e si può passare direttamente alla fase di stampa.

La dimensione ottimale delle maglie della griglia è generalmente tra 5 a 15 metri, anche in funzione della dimensione del modello e dei blocchi da analizzare: maglie troppo grandi possono ridurre la precisione dell'elaborazione, mentre maglie troppo piccole possono dare troppa importanza a piccole variazioni topografiche che sono in realtà ininfluenti in termini di interazione i blocchi.È obbligatorio eseguire il comando "Schema Maglie Utili" lasciando attive tutte le maglie della griglia.È possibile quindi verificare la correttezza del modello, eseguendo sia proiezione planimetrica sia la proiezione prospettica.Fase 2 - Assegnazione dei parametri del modelloOccorre creare un nuovo lavoro ed assegnare a tale lavoro l'operazione Rotolamento massi, quindi definire come Lavoro Origine il lavoro precedentemente creato.Per effettuare una corretta elaborazione occorre realizzare, oltre al rilievo topografico, un rilievo geomorfologico, quanto più dettagliato possibile, del sito in esame.Occorre innanzi tutto suddividere il sito in aree che siano omogenee per il tipo di materiale che ne costituisce la copertura, poiché materiali diversi sono caratterizzati da parametri differenti sia per quanto concerne la resistenza di attrito offerta durante il roto-scivolamento dei blocchi, sia per quanto riguarda i coefficienti di restituzione energetica in caso di urto.È inoltre necessario identificare le nicchie di distacco, cioè le zone nelle quali è attivo il processo di fratturazione dell'ammasso roccioso e di distacco di blocchi e la cui configurazione topografica permette ai blocchi distaccatisi di rotolare liberamente verso valle.Occorre infine rilevare la posizione planimetrica dei punti in cui si sono arrestati i blocchi caduti in passato, in quanto per la corretta taratura del modello è necessario che i punti di arresto delle traiettorie simulate coincidano ragionevolmente, a livello di distribuzione statistica, con quelli rilevati sul terreno.Ottenuti i dati del rilievo geomorfologico, eventualmente deducibili (sia pur con meno precisione) dalla documentazione fotografica del sito, si può procedere con l'elaborazione.


Si assegnano alle diverse aree i parametri geomeccanici corrispondenti alle tipologie di materiali di copertura identificati nel rilievo geomorfologico, eventualmente deducendoli dalla Appendice A di questo manuale. A questo proposito è importante sottolineare che i parametri geomeccanici del terreno possono variare in funzione della dimensione dei blocchi: ad esempio nel caso di un affioramento di roccia integra coperto da un sottile strato detritico il comportamento di un blocco piccolo è assimilabile ad un impatto su detrito, mentre nel caso di un blocco grande è assimilabile ad un impatto su roccia. È comunque di norma sufficiente effettuare una sola elaborazione utilizzando parametri riferiti ai blocchi di maggior dimensione.Si inseriscono quindi le linee che rappresentano la base delle nicchie di distacco. Le nicchie non vengono descritte come aree ma come linee di base in quanto quello che interessa non è il comportamento locale nella nicchia ma il modo in cui i blocchi rotolano a valle; l'estensione delle nicchie è comunque implicitamente considerata, in quanto è possibile assegnare intervalli di velocità iniziale differenti (a partire da punti giacenti sulle stesse linee di distacco) dipendenti dall'estensione delle nicchie stesse. Tali valori di velocità vengono definiti quando si introducono i parametri grafici e statistici, operazione che deve essere ovviamente effettuata prima di eseguire la simulazione degli scendimenti.Fase 3 - Taratura del modello senza opere di protezioneSi osservi che il tempo necessario ad una simulazione con un numero di simulazioni statisticamente significativo (500-1000) può richiedere diversi minuti, quindi, per rendere più rapida la taratura del modello, è consigliabile definire un numero ridotto di velocità iniziali e di deviazioni angolari.Di norma si utilizzano due velocità iniziali, in modo tale da considerare sia la velocità minima sia la massima, ed una sola direzione, che sarà quindi quella lungo la massima pendenza; il numero totale di scendimenti sarà così il doppio del numero di punti di partenza disposti lungo le basi delle nicchie di distacco.Nel caso in cui sia possibile effettuare il disgaggio di alcuni massi e filmarne la traiettoria è possibile, analizzando i filmati, definire i valori reali di velocità dei blocchi prima e dopo l'urto, e quindi determinare i valori effettivi dei coefficienti di restituzione energetica, e naturalmente i coefficienti di attrito di roto-scivolamento.L'approccio statistico utilizzato permette però di ottenere ottimi risultati anche attraverso la back analysis, effettuando cioè più serie di simulazioni e scegliendo il set di coefficienti di restituzione energetica che dà luogo alla miglior concordanza tra la distribuzione dei punti di arresto simulata e quella reale.In questo esempio si sono quindi variati i coefficienti di restituzione energetica e di attrito prima di eseguire la simulazione degli scendimenti e, come si può vedere, le prime due figure hanno dato risultati non validi: nel primo caso i blocchi si sono arrestati troppo presto (coeff. di attrito troppo alto e/o coeff. di restituzione troppo bassi) mentre nel secondo caso i blocchi non si sono arrestati, uscendo addirittura dall'area in esame (coeff. di attrito troppo basso e/o coeff. di restituzione troppo elevati).

figura 1

figura 2

Nel terzo caso, con valori intermedi, i blocchi si sono correttamente arrestati nella zona dove la pendenza del terreno si riduce bruscamente (detriti e depositi alluvionali);


figura 3

figura 4

con gli stessi parametri si è fatta una elaborazione più ampia, aumentando il numero di velocità e di direzioni iniziali ed eseguendo 400 scendimenti simulati (figura 4). L'elaborato è stato prodotto sovrapponendo alla topografia sia le tracce dei percorsi dei blocchi che le curve di isofrequenza dei punti di arrivo, particolare grafico, quest'ultimo, molto utile per verificare la congruenza dei punti di arrivo con la posizione dei blocchi reali sul terreno.Fase 4 - Definizione dell'intervento di protezioneUna volta tarato il modello è possibile effettuare la simulazione della messa in opera delle reti di protezione.

4A - posizionamento delle retiUtilizzando l'ultima configurazione di dati, quella cioè con 400 scendimenti, si esegue il calcolo dell'energia cinetica media. L'energia cinetica media in corrispondenza di un nodo della griglia viene calcolata effettuando la media dell'energia cinetica che i blocchi possiedono quando passano nelle vicinanze del nodo stesso.Le curve di isoenergia media vengono sovrapposte alla topografia. Le zone dove risulta minima l'energia cinetica media sono quelle ottimali per il posizionamento delle opere di protezione.

4B - dimensionamento delle retiUtilizzando l'ultima configurazione di dati, quella cioè con 400 scendimenti, si esegue il calcolo dell'energia cinetica massima. L'energia cinetica massima in corrispondenza di un nodo della griglia viene determinata selezionando la massima energia cinetica tra quelle che i blocchi possiedono quando passano nelle vicinanze del nodo stesso.Le curve di isoenergia massima vengono sovrapposte alla topografia.I valori di energia cinetica massima, letti in corrispondenza delle reti posizionate precedentemente, devono essere moltiplicati per la massa dei blocchi; l'analisi fino ad ora è stata infatti effettuata per blocchi di massa unitaria, in quanto solo la geometria del terreno ed i parametri geomeccanici influiscono sui percorsi dei blocchi.La capacità di un'opera di protezione di arrestare o rallentare un blocco dipende ovviamente, a parità di velocità, dalla massa del blocco stesso, quindi è qui necessario tenerne conto effettuando il prodotto tra l'energia (massica) e la massa dei blocchi.Spesso il dimensionamento descritto porta ad una valutazione esageratamente cautelativa del modello, quindi di norma conviene effettuare una taratura anche del progetto delle opere di protezione.Vediamo quindi una nuova serie di elaborati. Si noti che lasciando invariati i parametri geomeccanici assegnati al terreno si è nuovamente ridotto, per velocizzare l'elaborazione, il numero di scendimenti simulati.


figura 5

figura 6

Si sono introdotti due ordini di reti, che sono state sfondate nella maggioranza dei casi. Nella figura 6 si sono utilizzate reti più resistenti, ma il secondo ordine di reti è stato ugualmente sfondato.

figura 7

figura 8

Si è quindi aggiunto, nella zona più critica, un ordine di reti più a valle. Lo sfondamento da parte di alcuni blocchi anche di quest'ultima rete ha suggerito di aumentare ulteriormente la resistenza delle reti.


Fase 5 - Verifiche finaliL'ultimo caso, in cui le opere di protezione progettate sembrano lavorare efficientemente, è stato verificato aumentando nuovamente il numero di scendimenti a 400.

figura 9

figura 10

In questo caso un solo blocco ha sfondato la rete di valle. Poiché è possibile analizzare i singoli scendimenti anche in sezione, è facile osservare dalla sezione che l'energia residua, in quest'unico caso di sfondamento, è comunque estremamente ridotta, e quindi nel caso specifico può essere accettabile il rischio estremamente ridotto che ne deriva.


Capitolo 18 - Reported values for coefficients of restitution

Reported values for coefficients of restitution

Reference Value for r Value for rn Value for rt Remarks

Habib (1977) 0.75 - 0.80 Based on experience in Italy0.50 - 0.60 Based on experience in Norway

Descoeudres et 0.40 Vineyard slopesZimmermann (1987) 0.80 Rock slopes

Broili (from 0.75 - 0.80 Rock to rock impactPasquero (1987)) 0.20 - 0.35 Rock to soil / scree impact

Type of material on slope surface

Piteau and Clayton 0.65 - 0.75 0.9 - 0.8 Solid rock(from Pasquero (1987)) 0.45 - 0.65 0.8 - 0.5 Detrital material mixed with large

rock boulders0.35 - 0.45 0.4 - 0.5 Compact detrital material mixed with

small boulders0.2 - 0.3 0.2 - 0.4 Grass covered slopes

Hoek (1987) 0.53 0.9 Clean hard bedrock(based on unpublished 0.40 0.90 Asphalt roadwayinformation from 0.35 0.85 Bedrock outcrops with hard surface,Departments of large bouldersTransportation in USA) 0.32 0.82 Talus cover

0.32 0.80 Talus cover with vegetation0.30 0.80 Soft soil, some vegetation

Pfeiffer, T.J., Bowen, 0,37 - 0,42 0,87 - 0,92 Hard surface pavingT.D. (1989) 0,33 - 0,37 0,83 - 0,87 Bedrock or boulders with little soil or

vegetation0,3 - 0,33 0,83 - 0,87 Talus with little vegetation0,3 - 0,33 0,8 - 0,83 Talus with some vegetation0,28 - 0,32 0,8 - 0,83 Soft soil slope with little vegetation0,28 - 0,32 0,78 - 0,82 Vegetated soil slope

Robotham, M.E., Wang, 0,315 0,712 Limestone faceH., Walton, G. (1995) 0,303 0,615 Partially vegetated limestone scree

0,315 0,712 Uncovered limestone blast pile0,251 0,489 Vegetated covered limestone pile0,276 0,835 Chalk face0,271 0,596 Vegetated chalk scree

Budetta, P., Santo, A. 0,2 0,53 Dolomitic limestone boulders on rocky


surfaces and on talus desposits0,1 0,2 Remolded pyroclastic from the terraces

situated at the base of the cliff0 0,24 Impacts on detritus of the fans present

at the foot of a rock cliff

Chau, K.T., Wong, R.H. 0,393 SoilC., Lee, C.F. (1996) 0,453 Shotcrete

0,487 Rock slope

Giani, G.P. (1992) 0,5 Bedrock0,35 Bedrock covered by large blocks0,3 Debris formed by uniform distributed

elements0,25 Soil covered by vegetation

Pfeiffer, T.J., Higgens, 0,37 - 0,42 Smooth hard surfaces and pavingJ.D. (1990) 0,33 - 0,37 Most bedrock and boulder fields

0,3 - 0,33 Talus and firm soil slopes0,28 - 0,3 Soft soil slopes

0,87 - 0,92 Smooth hard surfaces such as pavementor smooth bedrock surfaces

0,83 - 0,87 Most bedrock surfaces and talus with novegetation

0,82 - 0,85 Most talus slopes with some lowvegetation

0,8 - 0,83 Vegetated talus slopes and soil slopeswith spares vegetation

0,78 - 0,82 Brush covered soil slope

Hungr, O. Evans, S.G. 0,5 0,8 Sparsley forested slope is covered by a (1988) veneer of very fine weathered talus

derived from weak shistose units underlying the limestone cap.

0,5 0,8 Limestone on bare uniform talus slopeformed of basalt fragments with a modalsize of 5 cm.

0,7 0,9 Rectangular bolder of metamorphosedtuff on bare rock and a steep snow covered shelf.

Bibliografia

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Bozzolo D., Pamii R., Hutter K., (1989). Rockfall analysis - A mathematical model and its test with field data. pp. 555-560.

Descoeudres F., Zimmermann T. (1987). Three dimensional dynamic calculations of rockfalls. 6 th ISMR, vol. 1, pp. 337-342


Falcetta J.L. (1985). Un noveau modele de calcul de trajectories des blocs rocheux. Revue Francaise de Geotechnique, n. 30, pp. 11-17.

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Hogg R.V. (1977). An introduction to robust procedures. Commun. Statist. A 6, pp. 789-794

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