regione siciliana – presidenza dipartimento regionale della protezione civile

REGIONE SICILIANA – PRESIDENZA

DIPARTIMENTO REGIONALE DELLA PROTEZIONE CIVILE

SERVIZIO SICILIA ORIENTALE - CATANIA

U.O.B. XIV – RISCHIO IDROGEOLOGICO

DALLA LETTURA DEL PAESAGGIO ALLA GEOMORFOLOGIA

A cura di: Giuseppe Basile (aprile - giugno 2004)

REGIONE SICILIANA – PRESIDENZA/DIPARTIMENTO REGIONALE DELLA PROTEZIONE CIVILE

SERVIZIO SICILIA ORIENTALE – CATANIA/U.O.B. XIV – RISCHIO IDROGEOLOGICO

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CARTE RASTER E CARTE VETTORIALI

Un'immagine raster è una specie di "fotocopia" computerizzata, a colori o in bianco e nero, di una mappa cartacea, della quale dà una rappresentazione molto più fedele rispetto alla mappa vettoriale, ma nella quale agli oggetti non è associato intrinsecamente un nome: se esso appare accanto all'oggetto, è un fatto solo visivo.

Nelle carte raster gli oggetti che le rappresentano non sono editabili!Esattamente come su una carta, per trovare un oggetto è necessario cercarlo con gli occhi, e nessuno strumento consente di avere una lista. Tuttavia, la simbologia della mappa raster è di immediata comprensione, e i nomi degli oggetti appaiono subito, senza necessità di richiederli sotto forma di etichetta, come accade per le mappe vettoriali.

La mappa raster è di qualità tanto migliore quanto maggiore è la sua risoluzione, che viene espressa in numero di punti per pollice (convenzionalmente, dpi): una mappa a 300 dpi ha una qualità grafica migliore di una mappa a 15 dpi.



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CARTE RASTER E CARTE VETTORIALI

Le carte vettoriali sono fatte di oggetti geometrici come punti, linee, polilinee, poligoni, archi di cerchio.

Nelle carte vettoriali, ogni oggetto ha un proprio nome, può essere trattato in maniera indipendente dagli altri, e perciò può essere selezionato, modificato, spostato o cancellato. In una mappa vettoriale potete anche decidere di non vedere gli oggetti di un certo tipo, o di vederli solo ad un certo ingrandimento. La mappa è infatti generalmente strutturata per livelli (layer) a ciascuno dei quali appartengono gli oggetti di una certa categoria: pensate ad una serie di fogli lucidi sovrapposti (contenenti, per esempio, uno i fiumi, un altro le province, un terzo i comuni, ecc.), che possono essere tolti o spostati ma che nel loro insieme consentono una rappresentazione completa del territorio.

APRI VETTORIALEAPRI RASTER



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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI

Utilizzando alcuni attributi delle carte vettoriali, è possibile ricostruire l’orografia mediante appositi software.

Ciò che, prima di procedere, deve essere compreso è che le elaborazioni ottenibili sono sempre frutto di trasformazioni analitiche, cioè derivate da calcoli; quindi non si aggiunge precisione alla carta. Anzi, è probabile che si compiano errori madornali se non si sta attenti.

L’elaborazione più semplice è la rappresentazione della morfologia:

a partire dai dati altimetrici è possibile ottenere una rappresentazione del terreno più realistica, ma non più vera!

Tuttavia, i modelli digitali sono d’ausilio in geomorfologia perché, in qualche modo, si affiancano all’analisi fotostereografica.Ulteriori analisi “via software” permettono di ricavare altre informazioni:

le pendenze, l’orientamento dei versanti, il reticolo idrografico, profili, ecc.



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Gli elementi che servono per restituire un modello digitale del terreno (D.T.M.) sono:

- la georeferenziazione di ogni singolo elemento

- la sua quota


Tuttavia, il solo possedere un software, per quanto potente e versatile, non è sufficiente ad ottenere dei buoni DTM.

Per capire tale affermazione occorre vedere qual è il principio di funzionamento di un interpolatore.



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La distribuzione di una serie di punti distribuiti nello spazio piano, dotati di un attributo qualsiasi (quota, carica elettrica, granulometria, concentrazione chimica, ecc) può essere rappresentata da curve iso-linee che esprimono la variazione dell’attributo.Il problema principale è quello di assegnare una legge di variazione di quell’attributo che dipende dalla natura fisica della variabile.

La scienza che studia le leggi di variazione delle variabili si chiama

GEOSTATISTICA

Prima di lanciare un qualsivoglia programma per l’interpolazione di dati bisognerebbe ricostruire il variogrammavariogramma, cioè trovare la funzione che esprime in che modo il dato varia nello spazio.



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Senza scomodare la geostatistica, per fare un esempio si vedano le tre figure seguenti:

La medesima distribuzione di punti può essere interpretata con almeno tre leggi di variazione diverse!



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Per esemplificare come una differente legge di variazione si traduce in una distribuzione diversa, si osservino le figure a lato.Nella prima vi è un esempio di variazione lineare:

tra le due quote il pendio si distribuisce in modo regolare e il software non fa errori.

Nella seconda vi è un esempio di variazione non lineare:

tra le due quote il pendio si distribuisce in modo irregolare; perché il software non faccia errori occorrono altri punti che “gli dicano” come interpolare.



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Nella figura è rappresentata una carta vettoriale: ad ogni curva di livello è associato l’attributo “quota”.

Gli spazi vuoti corrispondono ad aree urbanizzate.

E’ chiaro che qualunque software avrà difficoltà a “capire” cosa fare dove non ha informazioni.



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Inserendo pure le quote, si ottiene un file “grid”, cioè una griglia (o maglia) nella quale ad ogni vertice il software assegna una quota calcolata sulla base dell’algoritmo scelto in fase di elaborazione.

Non c’è un criterio assoluto per la scelta dell’algoritmo: in genere, si fanno alcune prove e si confrontano i risultati.

Elaborazione con KRIGING lineare



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La precedente immagine (ottenuta con il kriging) e quella a lato (ottenuta con l’inverso della distanza, con potenza = 2) restituiscono sostanzialmente il medesimo assetto morfologico.

Elaborazione con INVERSO DISTANZA AL QUADRATO



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Poiché non è possibile che l’elaborazione restituisca ESATTAMENTE la situazione reale, occorre accettare compromessi:

sulla base degli obiettivi che si vogliono raggiungere, un DTM può essere più o meno soddisfacente.

Per esempio: la ricostruzione effettuata per grandi linee è accettabile ma non lo è per analisi di dettaglio.

Confronto tra carta reale e carta elaborata (ID P=2)



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I D.T.M. (Digital Terrain Model)

Per elaborare un D.T.M. occorre:

• disporre di una carta vettoriale nella quale gli oggetti abbiano l’attributo “quota”

• trasformare le informazioni grafiche in dati tabellari x,y,z

• lanciare il software di elaborazione scegliendo:

le dimensioni della mesh di calcolo

il tipo di interpolatore

A proposito dell’algoritmo da scegliere, si ricordi che:

il kriging è un interpolatore sofisticato che, per essere adoperato con correttezza, avrebbe bisogno di una preliminare analisi di distribuzione dei dati (con i metodi della geostatistica lineare); le restituzioni sono, in genere, migliori a livello grafico ma non è detto che siano più “giuste”



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Mesh 50 con raffittim a 10

Kriging lineare



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INV DIST:

power =2



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Krigin lineare



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DTM derivato da carta in scala 1.25.000

Mesh 25 metri

Kriging lineare



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DTM derivato da carta in scala 1.10.000

Mesh 10 metri

Kriging lineare



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LE CARTE DERIVATE

Carta delle pendenze dei versanti, derivata da DTM

Mesh 10 metri



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LE CARTE DERIVATE

Carta dell’orientamento dei versanti, derivata da DTM

Mesh 10 metri



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LE CARTE DERIVATE

Carta dei vettori orografici, derivata da DTM

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I DTM possono essere d’ausilio per ricavare alcune informazioni quali, ad esempio, la possibile direzione di un flusso.

Nella figura rappresentata sono indicati i probabili percorsi di colate laviche ma, proprio in questo caso, bisogna mediare tra ciò che suggerisce il DTM e la consapevolezza del fenomeno fisico in esame: le colate laviche sono fluidi non newtoniani e non obbediscono sempre al principio morfologico!

Pertanto, proprio per le colate laviche il DTM fornisce solo una delle informazioni che il modello di propagazione del flusso necessita ma il problema rimane indefinito, a meno di non disporre di software specifici.



ESERCITAZIONE

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