Caratterizzazione granulometrica, geochimica e microbiologica dei sedimenti della Sacca di Goro

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2 Caratterizzazione granulometrica, geochimica e microbiologica dei sedimenti della Sacca di Goro 92

3 INDICE 1 - PREMESSA.... Pag DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO. Pag DETERMINAZIONE DELLE QUOTE DI CAPOSALDI PRESENTI SULLA FASCIA COSTIERA ATTORNO ALLA SACCA DI GORO... Pag REALIZZAZIONE DI UNA RETE GPS DI PRECISIONE COSTITUITA DA VERTICI SULLA COSTA E DA VERTICI ALL INTERNO DELLA SACCA DI GORO Pag DETERMINAZIONE DELLA QUOTA DI CAPOSALDI SU PIATTAFORME IN SACCA DI GORO TRAMITE LIVELLAZIONE TRIGONOMETRICA...Pag DETERMINAZIONE DI UN MODELLO DI ONDULAZIONE GEOIDE-ELISSOIDE WGS84..Pag APPENDICI.... Pag PERCORSO DELLA LINEA DI LIVELLAZIONE GEOMETRICA DI PRECISIONE.. Pag ANDAMENTO DELLA SUBSIDENZA LUNGO LA LINEA DI LIVELLAZIONE GEOMETRICA Pag COMPENSAZIONE DELLA RETE...Pag ELLISSE STANDARD D ERRORE SULLA DETERMINAZIONE DELLA BASELINE GPS..Pag ELLISSE STANDARD D ERRORE E SQM IN QUOTA PER I VERTICI DELLA RETE GPS.Pag MODELLO LOCALE DI ONDULAZIONE GEOIDE-ELISSOIDE WGS84 (GORGEO2005).Pag 21 i

4 Caratterizzazione granulometrica, geochimica e microbiologica dei sedimenti della Sacca di Goro 92

5 1 PREMESSA Nell ambito dei lavori intrapresi dalla Provincia di Ferrara Ufficio Sacca di Goro per il monitoraggio della Sacca di Goro, il Dipartimento di Ingegneria dell'università di Ferrara ha ricevuto, tramite il Consorzio Ferrara Ricerche, l'incarico di eseguire i seguenti rilievi: 1. determinazione delle quote di caposaldi presenti sulla fascia costiera attorno alla Sacca di Goro; le quote sono state determinate tramite livellazione geometrica di precisione a partire da caposaldi di quota nota appartenenti alla rete ARPA99 (rete regionale per il controllo della subsidenza realizzata nel 1999 per conto dell ARPA Emilia-Romagna); 2. realizzazione di una rete GPS di precisione costituita da vertici sulla costa e da vertici all interno della Sacca di Goro; 3. determinazione della quota di caposaldi su piattaforme in Sacca tramite livellazione trigonometrica; 4. determinazione di un modello di ondulazione geoide-ellissoide WGS84. 1

6 2 DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO 2.1 DETERMINAZIONE DELLE QUOTE DI CAPOSALDI PRESENTI SULLA FASCIA COSTIERA ATTORNO ALLA SACCA DI GORO Nel periodo Marzo/Giugno 2005, tramite livellazione geometrica di precisione, sono stati misurati i dislivelli tra caposaldi appartenenti ad una linea di livellazione sulla fascia costiera nella Sacca di Goro: da un caposaldo in prossimità del mareografo sul pontile a Volano (ST27) fino al caposaldo in prossimità del Faro di Goro (140181). I caposaldi appartengono alle seguenti tre categorie: caposaldi della rete ARPA (rete regionale per il controllo della subsidenza rilevata nel 1999): , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ; caposaldi della provincia di Ferrara, materializzati e rilevati nel 2000 dalla Ditta Consultec Delta: ST06, ST19, ST12, ST14, ST14A, ST11; Caposaldi della Provincia di Ferrara, materializzati nel 2005 dalla Provincia stessa e rilevati dal Dip. Ingegneria di Ferrara: ST27, PT1, ST6bis, ST22, ST23, ST25. Come strumentazione è stato utilizzato un livello elettronico di precisione TopCon DL-101 con relative stadie con codice a barre su nastro INVAR. Tutti i dislivelli sono stati misurati in andata e ritorno, verificando, di volta in volta, che la discrepanza tra dislivello misurato in andata e dislivello misurato in ritorno non risultasse superiore alla tolleranza fissata T = ± 3 L (mm) con L in Km. Per tutti i dislivelli la tolleranza è sempre risultata soddisfatta (non è stato necessario il rifacimento di alcun dislivello). 2

7 Per attribuire la quota sul livello medio mare dei caposaldi appartenenti alla linea di livellazione è stato necessario individuare un caposaldo di riferimento; sulla base delle misure realizzate, dei dati storici e delle indicazioni dell ARPA, si è deciso di assumere come riferimento il caposaldo ARPA in località Taglio della Falce, con quota m determinata dall ARPA nel Figura 1: linea di livellazione geometrica di precisione Partendo dal caposaldo di riferimento ed applicando i dislivelli misurati (media dei dislivelli in andata e ritorno) si sono ottenute le quote di tutti i caposaldi della linea di livellazione riportate nella tabella 1. 3

8 Tabella 1: quote dei caposaldi rilevati (le quote sono riferite al caposaldo ). A questo punto, sui soli caposaldi ARPA, è stato possibile realizzare un confronto tra la quota 2005 e la quota rilevata nel 1999: la differenza tra le due quote è imputabile in buona porta al fenomeno della subsidenza (abbassamento del suolo dovuto a cause naturali ed antropiche). 4

9 Le differenze di quota sono riportate nel diagramma di figura 2 (ripreso anche nell appendice A2). Come si vede è presente un abbassamento medio del terreno di circa 2.5 cm ( 5 mm/anno), con una punta di 5 cm per il solo caposaldo : si tratta di un caposaldo materializzato sulla massicciata arginale e per il quale, proprio a causa della sua materializzazione, si sono avuti dubbi sulla sua stabilità fin dall inizio della campagna di misure. Figura 2: andamento indicativo della subsidenza (abbassamento in mm) 2.2 REALIZZAZIONE DI UNA RETE GPS DI PRECISIONE COSTITUITA DA VERTICI SULLA COSTA E DA VERTICI ALL INTERNO DELLA SACCA DI GORO Il rilievo della rete GPS è stato realizzato nel giugno 2005 utilizzando contemporaneamente 5 ricevitori geodetici a doppia frequenza (2 Ashtech ZXII, 1 Ashtech ZSurveyor, 1 TopCon GB1000, 1 TopCon GB500); si sono realizzate 5 sessioni di misura, con un tempo di stazionamento di minuti (in funzione della lunghezza delle baseline presenti) ed un intervallo di campionamento di 1 sec. Le baseline rilevate vanno da un minimo di circa 500 m fino ad un massimo di circa m. 5

10 I vertici inseriti nella rete GPS sono: N031, N028, N026: vertici del raffittimento primario a 7 Km di IGM95 (è da notare che il vertice N031 coincide con il caposaldo della rete ARPA); , : vertici coincidenti con caposaldi ARPA; PT1, ST16bis, ST26, ST17, ST25: vertici istituiti dalla Provincia di Ferrara nel 2000 o nel Ogni vertice, come previsto da progetto, è stato rilevato tramite due o più baseline. La rete GPS è stata inquadrata nella Rete GPS Geodetica Nazionale IGM95 utilizzando i tre vertici appartenenti al Raffittimento primario a 7 Km di IGM95; questi vertici (N031, N028, N026) sono stati, in fase di compensazione della rete stessa, considerati come vincoli (vertici di coordinate note); la rete è stata quindi compensata a vincoli sovrabbondanti. Le coordinate geografiche dei vertici della rete nel sistema geodetico WGS84 ed i relativi scarti quadratici medi (in mm) sono indicati nella tabella 2. Come si osserva, gli scarti quadratici medi in planimetria ed in altimetria raggiungono i valori massimi rispettivamentedi 1.14 cm e di 2.37 cm: valori ritenuti soddisfacenti per questo tipo di rete. In appendice, vengono riportati i report ottenuti dalla compensazione a vincoli sovrabbondanti realizzata con il software commerciale GeoGenius, le immagini con gli ellisse d errore delle baseline (figura A3) e dei vertici della rete GPS (figura A4). Tabella 2: coordinate geografiche WGS84 dei vertici della rete GPS e relativi scarti quadratici medi 6

11 Figura 3: vertici e baseline della rete GPS 2.3 DETERMINAZIONE DELLA QUOTA DI CAPOSALDI SU PIATTAFORME IN SACCA TRAMITE LIVELLAZIONE TRIGONOMETRICA Per determinare la quota riferita al livello medio mare di alcuni caposaldi su piattaforma in legno presenti all interno della Sacca di Goro è stata utilizzata la tecnica della livellazione trigonometrica basata sull uso della stazione totale (teodolitedistanziometro) + prisma retroriflettente, al posto della livellazione geometrica basata, invece, sull uso del livello + stadie. La livellazione trigonometrica ha consentito infatti il trasporto della quota da caposaldi sulla costa superando i tratti di mari che separano le piattaforme dalla costa stessa, tratti di mare che rappresentano un ostacolo insuperabile con la livellazione geometrica.la livellazione trigonometrica è stata utilizzata secondo lo schema della trigonometrica dal mezzo, cercando di mantenere la stessa distanza caposaldo iniziale-strumento (con caposaldo iniziale di quota nota) e strumento-caposaldo finale da quotare. In tal modo è possibile eliminare i termini dovuti alla rifrazione atmosferica (normalmente incognita). 7

12 Con la tecnica della livellazione trigonometrica dal mezzo (strumento: stazione totale Wild TC2002) è stato possibile determinare la quota dei caposaldi ST17 (caposaldo iniziale ST19) e ST24 (caposaldo iniziale chiodo temporaneo tra i CS ST24 e ST11). La trigonometrica dal mezzo richiede ovviamente di poter far stazione con lo strumento in un punto centrale tra i punti oggetto del rilievo; non è stato purtroppo possibile utilizzare questa tecnica per il caposaldo ST16bis (su nuova piattaforma Mitili) in quanto non è stata individuata un area emersa o un manufatto di supporto che potesse consentire uno stazionamento stabile dal mezzo o in prossimità. Si è adottata pertanto la tecnica della livellazione trigonometrica reciproca e contemporanea basata sull uso contemporaneo di due strumenti posti in stazione sui punti di cui si vuole determinare il dislivello. Gli strumenti utilizzati sono stati un Wild TC2002, ed un Wild T3: entrambi strumenti con elevate caratteristiche di precisione. La reciprocità e la contemporaneità della collimazione è dovuta alla necessità di eliminare l effetto della rifrazione atmosferica che può essere sensibile alle distanze superiori al Km. Per realizzare la trigonometrica reciproca e contemporanea ad una distanza, come in questo caso, superiore ai 2 Km è stato necessario realizzare e testare delle mire ad hoc, costituite da una lampadina (alimentata a batteria) montata centralmente su un pannello verniciato di nero. Le mire sono state montate su treppiede nelle immediate vicinanze dei caposaldi su cui invece sono stati posti in stazione gli strumenti (figura 4). Naturalmente è stato necessario misurare il dislivello tra i punti di stazione degli strumenti e delle mire. Figura 4: apparato utilizzato nella livellazione trigonometrica reciproca e contemporanea 8

13 Le quote ottenute per le tre piattaforme rilevate sono riportate nella tabella 3. Considerando la tecnica di rilievo utilizzata, si ritiene che le quote determinate abbiano un errore massimo di 2-3 cm. Tabella 3: quote dei caposaldi ottenute per livellazione trigonometrica dal mezzo 2.4 DETERMINAZIONE DI UN MODELLO DI ONDULAZIONE GEOIDE-ELLISSOIDE WGS84 Come è noto, l uso del GPS a fini altimetrici è limitato dalla necessità di passare dalle quote ellissoidiche WGS84 (ottenute con il rilievo GPS) alle quote pseudoortometriche o geoidiche, od ancora, riferite al livello medio mare, di comune utilizzo. Per questo passaggio è necessario disporre di un modello di ondulazione N del geoide sull ellissoide WGS84. A livello nazionale esiste un modello (ITALGEO99) messo a punto dal Politecnico di Milano e diffuso dall IGMI tramite il software di trasformazione dati VERTO versioni 1e 2. L IGMI, utilizzando tale modello, dichiara uno scarto quadratico medio di 16 cm sul passaggio da quota ellissoidica a quota geoidica. Per migliorare tale passaggio è possibile realizzare un modello locale che si basi sul modello globale ITALGEO99 con l inserimento di punti locali di nota ondulazione N (punti di quota geoidica H ed ellissoidica h note). Per realizzare un modello locale per la Sacca di Goro, denominato GOROGEO2005, si sono considerati tre categorie di punti (figura 5): caposaldi di quota determinata nel 2005 (140120, , , PT1, ST25) con i valori nel seguito riportati; 9

14 vertici della rete IGM95; punti ricavati dal modello ITALGEO99 tramite software VERTO. Figura 5: punti utilizzati per il calcolo del modello locale di ondulazione ellissoide WGS84 geoide Tutti i punti sopraelencati sono stati utilizzati per la creazione di un modello di ondulazione utilizzando come ambiente di interpolazione l estensione 3D Analyst del software ArcGIS 9.0 (con interpolatore Kriging). Il modello, denominato GoroGeo2005 (figura 6), è costituito da un raster (formato GRID, pixel size 300 m) che riporta nel pixel value l ondulazione N. Si ricorda che in un punto, nota l ondulazione N e misurata la quota ellissoidica WGS84 h, è possibile calcolare la quota geoidica H utilizzando la semplice relazione: 10

15 H=h N Successivamente, per poter utilizzare il modello locale con i sistemi GPS RTK dellaprovincia di Ferrara, è stato necessario estrarre dal modello stesso le ondulazioni N secondo un grigliato preciso, definito dalle regole di costruzione dei file con estensione.ggf (grids file: formato binario utilizzato dal software Trimble Grid Factory all interno del pacchetto software Trimble Geomatics Office). Figura 6: modello di ondulazione locale GoroGeo2005 Il grigliato realizzato è riportato nella figura 7, ed ha le seguenti caratteristiche: longitudine minima WGS84: Est latitudine minima WGS84: Nord longitudine massima WGS84: Est latitudine massima WGS84: Nord intervallo in longitudine: intervallo in latitudine:

16 Per ogni punto del suddetto grigliato è stata estratta l ondulazione N dal modello locale di geoide ed è stato costruito un file ASCII costituito dai soli valori di ondulazione (file: solo_n.txt); infine, il file ASCII è stato importato all interno del software Trimble Grid Factory ed utilizzato per creare il file: sacca_goro_2005.ggf. Quest ultimo file potrà essere direttamente utilizzato nel GPS Trimble 5800 in dotazione alla Provincia di Ferrara durante i rilievi in RTK. Per quanto riguarda la precisione del modello locale GOROGEO2005, tenendo in considerazione le metodologie e gli strumenti utilizzati nei rilievi fin qui descritti, e sulla base anche di prove sperimentali realizzate dal Dipartimento di Ingegneria di Ferrara nell ambito di verifiche di precisioni di modelli locali di ondulazione geoidica, si ritiene che il modello GOROGEO2005 consenta un passaggio da quota ellissoidica GPS a quota geoidica con un errore massimo di ± 5 cm. Figura 7: grigliato utilizzato per estrarre dal modello GOROGEO2005 le ondulazioni necessarie per la creazione di un grid file in formato.ggf 12

17 3 APPENDICI Figura A1: Percorso della linea di livellazione geometrica di precisione 13

18 Figura A2: andamento della subsidenza lungo la linea di livellazione geometrica 14

19 3.3 COMPENSAZIONE DELLA RETE Per la compensazione della rete è stata elaborata con il software GeoGenius 2000, Copyright (C) by Spectra Precision Terrasat GmbH. 1. Inserimento Baselines in WGS84 (Componenti e Dev. Std.) Le deviazioni standard delle baselines statiche sono state moltiplicate per il fattore Le Baselines rifiutate dal test statistico sono segnalizzate. 15

20 2. Inserimento dei Punti di Controllo WGS84 (Coordinate Cart. and Dev. Std.) 3. Baselines Compensate in WGS84 (Componenti e Dev Std.) 16

21 4. Residui delle Baseline (Residui e Residui Standardizzati) Le Baselines rifiutate dal test statistico sono segnalizzate. 5. Punti Compensati in WGS84 (Coordinate cart. e Dev Std.) 17

22 6. Punti Compensati in WGS84 (Coordinate Geog. e Dev. Std.) 7. Punti Compensati nel Sistema Locale (Coordinate Piane e Dev. Std..) Il Raggio della Sfera di Riferimento è m. L'origine del sistema è il punto Ellissi d'errore dei Punti Compensati 18

23 Figura A3: ellisse standard d errore sulla determinazione delle baseline GPS 19

24 Figura A4: ellissi standard di errore e sqm in quota per i vertici della rete GPS 20

25 Figura A5: modello locale di ondulazione (GOROGEO2005) 21

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