Analisi Geostatistica e Modelli digitali del territorio e dell ambiente. Dissesto idrogeologico Ingegneria Naturalistica Erosioni Frane

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1 Via De Amicis, Civitanova Marche (MC) Via Roccabella, Jesi Analisi Geostatistica e Modelli digitali del territorio e dell ambiente Dissesto idrogeologico Ingegneria Naturalistica Erosioni Frane Geotecnica - Idrogeologia

2 Studio di Geologia 2 Premessa Un modello digitale di elevazione (anche noto come DEM, dall inglese Digital Elevation Model) è la rappresentazione delle altimetrie di un territorio, o di un altra superficie, in formato digitale, cioè una forma di codifica numerica (digitale) di una informazione. L elevazione topografia può essere considerata un campo continuo in quanto ad ogni punto di coordinate piane X, Y corrisponderà un singolo valore di quota Z. Un modello digitale del terreno è quindi rappresentato attraverso una superficie che può essere vista come un insieme di punti ai quali è attribuito un singolo valore di Z. Il modello digitale del terreno è un esempio di superficie funzionale, i dati di input possono avere varie origini, ma in ogni caso devono essere rappresentabile attraverso terne di coordinate X, Y e Z e rappresentate secondo l equazione: Z=f(X, Y). Dati di partenza. Il modello digitale del terreno è un prodotto che deriva da una interpolazione compiuta da programmi specifici su dati topografici esistenti e/o provenienti da diverse fonti. La prima fase della creazione di un modello digitale del terreno è quindi quella dell acquisizione dei dati topografici: - rilievo topografico a terra, nel quale vengono utilizzati sofisticati strumenti GPS (Global Positioning System - a sua volta abbreviazione di NAVSTAR GPS, acronimo di NAVigation Satellite Time And Ranging Global Positioning System), che consiste in un sistema di posizionamento su base satellitare, a copertura globale e continua; - rilievo aereo fotogrammetrico, lo scopo è quello di ricostruire la forma e le dimensioni della porzione di territorio inquadrato e di passare alla sua rappresentazione cartografica mediante una proiezione ortogonale (ossia una ortoimmagine) utilizzando i parametri ottenuti nella triangolazione; - laser a scansione, per mezzo di laser aviotrasportabili si è in grado di compiere misure molto precise del terreno e sulla base della quota di volo, restituire il valore di elevazione sul livello del mare di ogni elemento scansionato sulla superficie della terra, il calcolo automatico della quota viene reso possibile dal fatto che la piattaforma laser è dotata di un sistema di Navigazione Inerziale (INS) e di Posizionamento Globale (GPS); - cartografia esistente, l acquisizione di elementi quotati dalle carte topografiche esistenti resta il mezzo più semplice e comune per ottenere le informazioni di partenza necessarie per la costruzione di un DEM. Costruzione del modello digitale del terreno. Questa avviene con procedimenti interpolativi locali, ovvero la ricerca dei valori (in questo caso la quota altimetrica) compresi tra valori già noti. I metodi di interpolazione si possono distinguersi in: - metodo della triangolazione, dove l interpolazione avviene mediante piani, su punti comunque disposti collegati fra loro in modo tale da formare una maglia irregolare e continua di triangoli (Triangular Irregular Network - TIN). Il Triangulated Irregular Network è un modello di dati per rappresentare una superficie continua come quella topografica, permette di generare, rappresentare e analizzare efficientemente modelli digitali del terreno, un TIN rappresenta una

3 Studio di Geologia 3 superficie attraverso una serie di triangoli, che si uniscono reciprocamente a dei vertici o Nodi che costituiscono i dati di imput; - metodo della grigliatura, l interpolazione avviene su punti disposti su una griglia regolare (Grid), con funzioni bilineari, paraboloidi iperbolici raccordati fra loro in modo tale da garantire la continuità della superficie, il Grid è una matrice di celle ognuna delle quali può contenere un valore descrittivo di una proprietà, nel caso del DEM ogni cella di un Grid contiene il valore di elevazione e tale valore è localizzato nel centro della cella, la cella quindi può essere considerata come una unità uniforme di superficie che rappresenta una parte della superficie della Terra. Metodi di interpolazione per la creazione di un Grid. Creare una superficie topografica tramite Grid implica la determinazione del valore di elevazione anche nei punti non rilevati, dove non sono disponibili valori certi di elevazione. Le tecniche per la creazione di una gridded surface sono riconducibili ad operazioni di interpolazioni, il principio base delle tecniche di interpolazione è che oggetti che si trovano spazialmente vicini tendono ad essere più simili rispetto ad oggetti spazialmente lontani. È importante sottolineare che possono essere utilizzati sia i modelli deterministici (come la triangolazione) che modelli stocastici, probabilistici (come il Kriging) dove si tiene conto della variabilità dei dati di input. Le superfici generate per i DEM si sono avvalse della elaborazione per mezzo del Kriging in quanto permette di interpolare una grandezza nello spazio, minimizzando la discrepanza fra i valori dei dati osservati ed i valori dei dati stimati. Geostatistica La geostatistica è quella branca della statistica che si occupa dell'analisi di dati geografici, ambientali e territoriali. Il suo campo classico di applicazione sono le Scienze della Terra, in particolar modo nella Geografia, Geologia, Geologia Ambientale, Ecologia, Meteorologia, Agronomia. La geostatistica si occupa di valutare l'autocorrelazione spaziale dei dati, cercando di verificare se osservazioni effettuate su punti vicini presentano effettivamente una minore variabilità rispetto ad osservazioni effettuate tra punti distanti. L'obiettivo è quindi valutare l'effetto della posizione del punto di misura sulla variabilità del dato osservato. tale variabilità viene di solito elaborata con lo strumento del semivariogramma che valuta la variazione del grado di variabilità di punti a distanze crescenti. Oltre a valutare la variabilità spaziale la geostatistica offre delle tecniche di interpolazione spaziale che possono fornire delle stime sul valore assunto da una variabile in una posizione in cui la misurazione non è stata effettuata in base a dei dati rilevati su punti vicini. Tra questi metodi abbiamo (tra gli altri): Inverso della distanza pesato (IDW) kriging regressioni polinomiali regressioni spline Si esalta il lato applicativo di questa disciplina grazie allo sviluppo dei Sistemi d'informazione Geografica (GIS) che spesso offrono al loro interno strumenti statistici atti alla modellizzazione dei fenomeni ambientali.

4 Studio di Geologia 4 ESEMPI

5 Studio di Geologia 5 Modellazione del territorio Territorio Comunale di S. Agata Feltria

6 Studio di Geologia 6 Territorio Comunale di Jesi Aree Protette Parco Regionale Sasso Simone e Simoncello

7 Studio di Geologia 7 Cartografia tematica Rappresentazione percorsi

8 Studio di Geologia 8

9 Studio di Geologia 9

10 Studio di Geologia 10 Bacini idrografici e linee di drenaggio

11 Studio di Geologia 11 Idrogeologia Pozzi idrici

12 Studio di Geologia 12 Analisi di una frana con DEM

13 Studio di Geologia 13 DEM con l immagine satellitare e foto aerea

14 Studio di Geologia 14 Immagine satellitare e reale morfologia del suolo

15 Studio di Geologia 15 Georeferenziazione Per georeferenziazione si intende l'attribuzione a un dato di un'informazione relativa alla sua dislocazione geografica; tale posizione è espressa in un particolare sistema geodetico di riferimento. Volo GAI 1956 CTR Regione Marche Carta tecnica regionale e carta topografica del 1851

16 Studio di Geologia 16 Monitoraggio e analisi frane ed erosioni Analisi di Geomorfologia Fluviale Geotecnica dei suoli Geotecnica per l edilizia Sistemazioni con Ingegneria Naturalistica Cartografie tematiche Info:

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