Genova 22/24 settembre 2015

Genova 22/24 settembre 2015

ELABORAZIONI DELLA C.T.R.: DTM E CARTE DERIVATE Rappresentazione della morfologia del territorio in Regione Liguria

QUALCHE DEFINIZIONE DTM (Digital Terrain Model) o DEM (Digital Elevation Model): rappresentazione digitale del terreno, che ne consenta la lettura delle quote in ogni punto, ottenuta elaborando informazioni altimetriche (punti quotati) ed altri elementi morfologici (linee di variazione di pendenza, creste, vette, impluvi, ecc..) utili a descrivere dettagliatamente la superficie di un territorio. Si distingue dal DSM perché prende in considerazione soltanto il terreno nudo e non le coperture naturali (alberi) od artificiali (edifici, strade, ecc..) eventualmente presenti.

I punti che descrivono il modello altimetrico possono essere organizzati come: Nuvola irregolare di punti (point cloud) MODALITA DI RAPPRESENTAZIONE Modello TIN (Triangulated Irregular Network) punti collegati da triangoli che non si intersecano fra loro Modello GRID (Griglia regolare di punti) punti disposti sui vertici di una griglia

FONTI DATI PER LA COSTRUZIONE DEL DTM Le informazioni altimetriche indispensabili per la realizzazione del DTM possono essere acquisite tramite svariate metodologie: Prospezioni radar interferometriche (TerraSAR, Cosmo SkyMed, SRTM, ecc..) Tecniche aerofotogrammetriche classiche LiDAR (per modelli ad elevato livello di accuratezza) Cartografia numerica preesistente Stereocoppie satellitari (sensori ottici SPOT5, WORLD-VIEW, ASTER, ecc..) ecc.. In Regione Liguria la principale fonte di dati utilizzata è stata la Carta Tecnica Regionale 1:5000 con le sue varie edizioni e la successiva evoluzione in Database Topografico. Si tratta della metodologia più veloce ed economica ma necessita comunque di software appositi per poter essere impiegata; nel corso degli anni ne sono stati utilizzati diversi: MGE Terrain Analyst (Intergraph), ISEU (Image Station Elevation Utilities - ZI Imaging) e FME (Safe Software).

ORIGINI E SVILUPPO DEL DTM IN LIGURIA PRIMA FASE Il primo prodotto cartografico assimilabile al DTM in Regione Liguria risale al 2000 ed utilizza come input i punti quotati in formato ASCII Grid dell intero territorio regionale, forniti a supporto dell Ortofotocarta in scala 1:10000 realizzata dalla C.G.R. di Parma, insieme alle isoipse e la linea di costa (formato DGN), anch esse in scala 1:10000. Il DTM è stato realizzato con il modulo «Terrain Analyst» del software GIS MGE. La procedura prevede: - importazione livelli CAD 3D della CTR - generazione di modello a triangoli - conversione nel formato a griglia Anno: 2000 Scala: 1:10000 Taglio cartografico: fogli 1:10000 della carta tecnica regionale Passo della griglia: 40 m Formati disponibili: ASCII Grid (punti), Intergraph TTN, Intergraph GRD (DTM)

ORIGINI E SVILUPPO DEL DTM IN LIGURIA SECONDA FASE Mano a mano che procedeva l acquisizione sul territorio regionale della C.T.R. in scala 1:5000 3D, sono state utilizzate le relative informazioni altimetriche (curve di livello e punti quotati) per la creazione del modello. Il DTM è stato realizzato anche in questo caso con il modulo «Terrain Analyst». Isoipse e punti quotati della C.T.R. sono stati controllati ed elaborati (progetto Strati Prioritari) per garantire un aggancio sicuro fra elementi appartenenti a fogli e lotti diversi onde evitare discontinuità. Ogni foglio è stato esaminato in ambiente CAD per rilevare eventuali errori nella CTR Anni: 2001-2006 Scala: 1:5000 Taglio cartografico: fogli 1:5000 della carta tecnica regionale + Mosaico Geotiff Passo della griglia: 5 m Formati disponibili: ASCII Grid, Geotiff 16 bit, Intergraph TTN, Intergraph GRD

PROCESSO ATTUALE DI REALIZZAZIONE DEL DTM - 1 La principale fonte di informazioni altimetriche per la creazione del DTM è il Database Topografico 3D, naturale evoluzione della C.T.R. 1:5000, ma la reale novità consiste nell introduzione delle Breaklines (linee che delimitano brusche variazioni di pendenza) nel processo di generazione del DTM, oltre all uso di un nuovo software. Elementi topografici utilizzati: Curve di livello Punti quotati (al suolo, su vetta, su terreno..) Breaklines: Mezzeria del reticolo idrografico ed alveo Linea di costa Dighe, scarpate Specchi d acqua interni e mare (realizzati in ambiente MicroStation come griglia regolare di punti posti a quota fissa) In questo modo si ottiene un modello molto più accurato dei precedenti, con caratteristiche intermedie fra le specifiche di livello 3 e 4 CISIS per i modelli altimetrici.

PROCESSO ATTUALE DI REALIZZAZIONE DEL DTM - 2 Per l'elaborazione è stato usato il programma FME della Safe Software, utilizzando la funzione "RASTER DEM GENERATOR". Non si è operato foglio per foglio, ma è stato possibile creare subito un mosaico dei vari elementi DGN, che è stato successivamente ritagliato secondo gli ingombri dei fogli al 5.000, utilizzando Global Mapper 13. Anni: dal 2007 in poi Scala: 1:5000 Taglio cartografico: fogli 1:5000 della carta tecnica regionale + Mosaico Geotiff Passo della griglia: 5 m Formati disponibili: ASCII ESRI Grid, Geotiff 16 bit

VISUALIZZAZIONE DEI RISULTATI Come prodotto finale di queste elaborazioni otteniamo dei files, che a seconda del programma a disposizione possono essere rappresentati in due differenti modalità: Sotto forma di immagine a toni di grigio in cui ad ogni valore del pixel corrisponde una quota Come oggetto tridimensionale che può essere ruotato, esplorato, renderizzato..

INTEGRAZIONE DEL MODELLO CON DATI SATELLITARI Il DTM così realizzato è limitato al territorio ligure. Per specifiche richieste (ortorettifica immagini satellitari a cavallo del confine regionale, ecc..), il modello è stato integrato con informazioni altimetriche esterne alla Liguria provenienti da fonti gratuite: SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) a 3 di risoluzione (90 m) ASTER GDEM (Global Digital Elevation Model) v. 2 a 30 m di risoluzione Ortorettifica immagini Landsat Mitigazione effetti di «bordo» I modelli ottenuti dalle tecniche satellitari sono in realtà DSM (non DTM); nonostante ciò, tali dati si sono mostrati pienamente rispondenti alle esigenze riscontrate.

CARTA DELL ACCLIVITÀ - 1 E tra i più importanti ed utilizzati prodotti cartografici derivati dal DTM in Regione Liguria, dal momento che descrive quantitativamente la pendenza del terreno e costituisce un parametro fondamentale per valutare erosione e stabilità dei versanti. Utilizza come input una versione ibrida del DTM ed è suddivisa in 7 classi percentuali. Per ridurre la complessità del dato ed abbattere i tempi di elaborazione, il DTM di input è stato ricampionato a 10 m ed alla carta risultante è stato applicato un filtro di smoothing per ridurne la frammentazione delle classi e renderla meglio consultabile.

CARTA DELL ACCLIVITÀ - 2 Per la realizzazione sono stati impiegati i seguenti software: Geomedia Grid per la creazione del livello raster, il filtraggio e la classificazione Funzione utilizzata: Average Slope FILTRAGGIO (5 X 5) FME per la vettorializzazione del raster (procedura molto complessa.) Geomedia Professional per la «pulizia geometrica» delle aree Il risultato finale viene fornito in formato vettoriale (Access Geomedia) comprendente l intera regione o suddiviso per provincia, per facilitarne la gestione (file molto pesanti)

ELABORAZIONI DELLA CARTA DELL ACCLIVITÀ Negli ultimi anni è sorta l esigenza da parte del Settore Assetto del Territorio di disporre di una carta dell acclività semplificata, che presentasse superfici minime non inferiori a mezzo ettaro e consentisse agevoli operazioni di overlay topologico con altri livelli informativi vettoriali per la determinazione della suscettività all uso del territorio Allo scopo è stato impostato un flusso di elaborazioni in ambiente FME che ha permesso di eliminare la «scalettatura» dei bordi delle aree (derivante dalla vettorializzazione del raster) e l eliminazione dei poligoni inferiori a mezzo ettaro, che vengono assorbiti dalle classi adiacenti.

CARTA DELL ESPOSIZIONE DEI VERSANTI La carta dell esposizione dei versanti è stata realizzata con i medesimi input di quella dell acclività, ma la sua minore complessità ha consentito di evitare elaborazioni spinte Software utilizzati: QGIS (strumento «Analisi Geomorfologica») per la generazione del raster Geomedia Grid per il raggruppamento in classi (funzione Recode) FME per la vettorializzazione Geomedia Professional per la «pulizia geometrica» e la classe «zenitale» Anche in questo caso viene fornito oltre alla copertura completa il taglio «a provincia».

CARTA DELLE FASCE ALTIMETRICHE Anche la carta delle fasce altimetriche è stata realizzata con i medesimi input e metodologie di elaborazione delle precedenti; l ampiezza degli intervalli è pari a 25 m. Software utilizzati: Geomedia Grid per il raggruppamento in classi del raster FME per la vettorializzazione Geomedia Professional per la «pulizia geometrica» delle aree Anche in questo caso viene fornito oltre alla copertura completa il taglio «a provincia».

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