SESTA CONFERENZA NAZIONALE IN INFORMATICA E PIANIFICAIONE URBANA E TERRITORIALE

Stima della suscettibilità da frana attraverso l'analisi spaziale locale

Dott. Maria DaneseDott. Maurizio Lazzari

Istituto Beni Archeologici e Monumentali

Introduzione: il rischio frana

21%

16%32%

31%

Comuni italiani soggetti a rischio idrogeologico

Rischio frana

Rischio alluvione

Rischio frana e alluvione

Tutela del territorio e conservazione del Patrimonio Culturale nell’area compresa tra l’alta-media Val d’Agri, la Val Camastra - Sauro e la Val del Melandro attraverso il rilevamento geomorfologico ed il controllo delle aree in frana

http://protect-cult.ibam.cnr.it/login_cnr/

Introduzione: rischio frana

R = P · E · V * P = pericolosità

E = Esposizione

V = Vulnerabilità

*(Varnes, 1984) **(Brabb, 1984)

P = f(x,y,z,t)** P = f(t)

P = f(x,y, z) SUSCETTIBILITÀ

Approcci analitici alla valutazione di suscettibilità

1. Di tipo DETERMINISTICO

2. Di tipo STOCASTICO

Vantaggio: estremamente affidabili

Svantaggio: occorre conoscere un set rilevante di parametri di sito

richiesta di indagini costose

Vantaggio: richiesta , specie a scala territoriale,di dati maggiormente “accessibili” ad un minor costo

Svantaggio: maggiori incertezze nei risultati

Metodo Van Westen

(Van Westen et al., 1993)

)/(

)/(ln

NS

SXI II

i • Ii: contributo di suscettibilità di ciascun

parametro selezionato;

• N: estensione regione di studio;

• S: superficie in frana nella regione di studio;

• Si: superficie occupata da un particolare parametro nella regione di studio;

• Xi: superficie occupata da un particolare parametro nelle aree in frana

n

iiiji IXP

0

• Pi: pericolosità totale;

• Xij: 1 se il parametro selezionato cade sul

pixel considerato 0 se il parametro selezionato non

ricade sul pixel considerato

Metodo Van Westen

(Van Westen et al., 1993)

)/(

)/(ln

NS

SXI II

i • Ii: contributo di suscettibilità di ciascun

parametro selezionato;

• N: estensione regione di studio;

• S: superficie in frana nella regione di studio;

• Si: superficie occupata da un particolare parametro nella regione di studio;

• Xi: superficie occupata da un particolare parametro nelle aree in frana

n

iiiji IXP

0

• Pi: pericolosità totale;

• Xij: 1 se il parametro selezionato cade sul

pixel considerato 0 se il parametro selezionato non

ricade sul pixel considerato

Ii

Ii

- Where is something?

- Why is something here?-Spatial relationships with neighbours-Quantitative relationships with neighbours

How much a spatial analysis is “spatial”?

- Where is something?

- Why is something here?-Spatial relationships with neighbours-Quantitative relationships with neighbours

How much a spatial analysis is “spatial”?

Ii

Ii

Metodi globali

(Fotheringham et al., 2002)

vs Metodi locali

Tobler's First Law of Geography “All things are related, but nearby things are more related than distant things” (1970)

Autocorrelazionepositiva

Autocorrelazione negativa

Autocorrelazione nulla

Autocorrelazione spaziale

Metodi locali

Effetti del I ordine(Absolute location)

Effetti del II ordine(Relative location)

ji

ji

dsdsji dsds

dsYdsYEss

ji

))()((lim),(

0,

Proprietà di una distribuzione

spaziale*

*Gatrell et al. (1996)

ds = intorno di ciascun puntoE() = valore atteso (medio)

)A ..,,A ,A ,y ,(xL n21iii

ττ

1(L)λ

n

1i2

iLLk

Kernel Density Estimation (KDE)

Smaller Bandwidth

Greater Bandwidth

Levine, 1999

KDE: scelta della larghezza di banda

n

ssd

d

n

iji

1min

min

),(

Nearest-Neighbor Index

rand

dNNI min

5.0n

Adran

Nearest-Neighbor Expected Distance

Nearest-Neighbor Observed Distance

Distance based measures

Inquadramento del caso di studio

Inquadramento del caso di studio

Inquadramento del caso di studioFattori predisponenti Parametri selezionati

(Xi)

Codice Xi

Ha

Si

Ha

Ii

Litologia Arenarie e conglomerati L8 28.2 155.7 0.18

Arenarie, argille e marne L13 317.6 2266.3 -0,08

Argille vari colori L14 95.4 336.4 0,63

Calcareniti L15 0.8 59.4 -2,46

Sabbie L16 27.4 82.7 0,79

Conglomerati e sabbie L17 24.5 342.8 -0,75

Conglomerati L18 0.04 64.0 -5,46

Ghiaie e sabbie L19 3.0 160.4 -2,11

Uso del suolo Aree a pascolo naturale U1 130.0 559.7 0,45

Aree a vegetazione boschiva e

arbustiva

U2 47.5 494.5 -0,44

Area antropizzata U3 0.007 8.7 -5,27

Area in erosione U4 35.0 76.2 1,13

Area industriale U5 0 3.0 -

Area ripariale U6 9.1 142.1 -0,84

Area continua U7 12.6 23.3 1,29

Area discontinua U8 1.1 32.9 -1,53

Bosco U9 107.2 815.6 -0,12

Frutteti U10 3.5 60.3 -0,94

Roccia nuda U11 0 1.3 0

Seminativi in aree non irrigue U12 168.6 1244.8 -0,09

Slope 0÷5° Sl20 282.7 13.7 -1,14

5÷10° Sl21 304.1 31.1 -0,39

10÷15° Sl22 675.7 120.4 0,16

15÷20° Sl23 732.0 125.9 0,13

>20° Sl24 1465.8 205.8 -0,08

Aspect Flat Asp30 12.8 162.6 -0,66N Asp31 140.2 883.1 0,05E Asp32 174.7 1163.3 -0,01S Asp33 122.1 791.4 0,02

W Asp34 47.2 459.9 -0,39

Curvature Concave Curv70 219.8 1483.8 -0,022

Flat Curv71 66.9 563.6 -0,24

Convex Curv72 210.3 1413.1 -0,018Distanza dalle faglie

< 100m DF60 89.3 456.5 0,25100÷300m DF61 125.4 722.7 0,14300÷500m DF62 73.8 416.7 0,16> 500m DF63 208.5 1866.1 -0,3

Distanza dai corpi d’acqua

< 100m DI50 291.6 1661.8 0,15100÷200m DI51 139.1 1110.5 -0,19200÷300m DI52 53.1 491.2 -0,34> 300m DI53 13.2 197.1 -0,82

Suscettibilità con metodo Van Westen

Suscettibilità con metodo KDE & Van Westen

N

SS

N

N

X

I i

i

i

ln

•Xi/N è la densità di elementi franosi caratterizzati dall’ì-esimo parametro;•Si/N è la densità dell’i-esimo parametro nella regione di studio;•S/N è la densità degli elementi franosi.

KDS

KDSKDX

I i

i

i ln

•KDXi è la KD che stima la distibuzione degli elementi franosi caratterizzati dall’i-esimo parametro;•KDSi è la KD che stima la distibuzione dell’i-esimo parametro;•KDS è stima la distribuzione di densità degli eventi franosi.

Kernel Density

Metodo bivariato vs metodo proposto

Suscettibilità con metodo proposto

Metodo globale Metodo locale

Conclusioni

Punti di debolezza metodo globale:

•il calcolo dell’indice è di tipo globale non è rappresentativo di come gli effetti di1° e 2° ordine variano nella regione di studio, non esprimendo quindi le relazioni esistenti tra eventi vicini;

•la suscettibilità totale possiede una scarsa variabilità all’esterno delle zone in frana

Vantaggi metodo locale:

•l’approccio è di tipo locale con un conseguente valore di suscettibilità nelle zone in frana rappresentativo dell’effettiva suscettibilità allo stato attuale;

•per ogni parametro si è ottenuta una sucettibilità variabile in base alla distribuzione del parametro stesso

Metodo globale Metodo locale

Grazie per l’attenzione!!!