Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)

Corso di «UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI

PIANI DI ASSETTO IDROGEOLOGICO (PAI)»

Analisi Idrologica e Geomorfologica su base DEM in ambiente GIS

Lezione Teorica

fernando.nardi@unistrapg.it

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Sommario

• I modelli digitali del terreno (DEM)

• Le funzioni idrologiche

• Le funzioni geomorfologiche

• Applicazioni

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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Un modello digitale del terreno (o delle elevazioni), DEM, è uno strato

informativo di tipo raster (matriciale) o di tipo TIN (Triangular

Irregular Network) il cui attributo sono le quote topografiche assolute

GRID

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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Le caretteristiche principali di un DEM sono la risoluzione spaziale

e la precisione numerica

GRID

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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La risoluzione spaziale e’ riferita alla densità (spaziatura) di punti. La

precisione definisce invece le caratteristiche delle quote (valori interi

o decimali)

GRID

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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Sorgenti dati:

• Cartografia geomorfologica

(e.g. IGMI 25.000)

• Rilievi sul campo

(GPS, Laser scanner)

• Rilievi aerei e satellitari

(Lidar, SRTM, ASTER)

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Da una nuovola di punti (x,y,z) o da un set di polilinee

quotate si stima la matrice GRID o la TIN

TIN IDW Spline

Adattato da Graeme Aggett 2001

Interpolazione dei dati:

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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• Dati dell’Istituto Geografico Militare Italiano (IGMI)

• Dati delle missioni NASA (SRTM, ASTER)

• Prodotti commerciali

DEM disponibili su larga scala:

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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• Raster DTM Matrix

• Passo 20m

• Precisione INTERA

DEM IGMI

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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• Raster DTM SRTM

• Passo 30m e 90m (1 km)

• Precisione DECIMALE

SRTM

http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/

Target Name: Earth

Is a satellite of: Sol (our sun)

Mission: Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)

Spacecraft: Space Shuttle Endeavour

Instrument: C-Band Interferometric Radar

Product Size: 9600 x 7240 pixels (width x height)

Produced By: JPL

Full-Res TIFF: PIA03377.tif (130.7 MB)

Full-Res JPEG: PIA03377.jpg (56.09 MB)

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/

Copertura SRTM

Da 56 gradi suda 60 gradi nord

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• Raster DTM ASTER

• Passo 30m

• Precisione DECIMALE

ASTER

http://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem.asp

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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Copertura ASTER

Da 83 gradi nord a 83 gradi sud

99% delle terre emerse

http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/

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I modelli digitali del terreno (DEM)

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Prodotti commerciali

http://www.geoeye.com http://apollomapping.com/ http://it.wikipedia.org/wiki/Immagini_satellitari

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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- Direzioni (pendenze) di

drenaggio

- Depressioni artificiali

- Aree drenate

- Bacino idrografico

- Distanze idrologiche

- Reticolo idrografico

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Direzioni di drenaggio

Direzione di massima pendenza da una cella ad una delle otto celle adiacenti

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Pendenza Schema di celle 3x3 usato per il calcolo della PENDENZA

7.6%

10%

e. g. Massima pendenza per direzione in ArcGIS

- Trigonometrica

s

zS

100(%)

e.g. Horn (1981) in ArcINFO

22100(%) yx ffS

- Differenza vettoriale

20m resolution

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Pendenza

0

Bacino dell’Ortacesus (Sardegna, Italia)

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Direzioni di drenaggio

Direzione di massima pendenza da una cella ad una delle otto celle adiacenti

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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La rimozione delle depressioni artificiali

Celle o zone depresse rispetto alle celle o zone adiacenti

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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La rimozione delle depressioni artificiali

Celle o zone depresse rispetto alle celle o zone adiacenti

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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La rimozione delle depressioni artificiali

-9999 -9999 2518 2422 -9999 -9999

-9999 -9999 2333 2230 2193 -9999

-9999 -9999 2365 2117 2279 -9999

2514 2386 2233 1992 2217 2189

2314 2062 1851 2077 2249 2222

2167 1744 2261 -9999 -9999 -9999

1801 1888 2343 -9999 -9999 -9999

-9999 -9999 2518 2422 -9999 -9999

-9999 -9999 2333 2230 2193 -9999

-9999 -9999 2365 2117 2279 -9999

2514 2386 2233 1992 2217 2189

2314 2062 1851 2077 2249 2222

2167 1801 2261 -9999 -9999 -9999

1801 1888 2343 -9999 -9999 -9999

DEM originale DEM corretto

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Le aree drenate

http://casoilresource.lawr.ucdavis.edu/drupal/node/111

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Le aree drenate

Direzioni di deflusso

Aree drenate

Conteggio celle drenanti un determinato numero di celle

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Il bacino idrografico

Selezione delle celle drenanti nella predefinita sezione di chiusura

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Le distanze idrologiche

La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Le distanze idrologiche

La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento)

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Le distanze idrologiche

La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento)

MFD+D8

1514131211109876543210-1

WF

_N

OR

M

0.21

0.2

0.19

0.18

0.17

0.16

0.15

0.14

0.13

0.12

0.11

0.1

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0

x

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Le distanze idrologiche

La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento)

Isocorrive

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Direzioni di deflusso

Aree drenate

Il reticolo idrografico

Selezione celle drenanti un contributo minimo pari all’area soglia

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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Analisi dei PIT Bacino dell’Assino DEM

Risoluzione 200 m

Doppio canale per effetto di estesa area

piana. Fiume Chiascio

IGMI 20 m

Canali parallelii per presenza pit ed aree piane per un sottobacino del Lazio

IGMI 20 m

Versante a Pettine per effetto di estesa area piana.

Fiume Chiascio IGMI 20 m

Il reticolo idrografico

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Le funzioni idrologiche nei GIS

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DEM

Correzione DEM (Depressioni/aree piane)

Analisi Idrologica (Direzioni di drenaggio/ Aree drenate)

Reticolo idrografico Caratteristiche

della rete

Idrogeomorfologia fluviale

Bacino idrografico

Attributi topografici

ed idrologici

Uso del suolo

Vegetazione

Dati climatici

…

Ancillary data

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Le funzioni geomorfologioche nei GIS

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- Curve di livello

- Pendenze

- Declinazione

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Le funzioni geomorfologioche nei GIS

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- Curve di livello

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Le funzioni geomorfologioche nei GIS

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- Pendenza

Gradi

Percentuale

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Le funzioni geomorfologioche nei GIS

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- Declinazione