Corso sull'utilizzo di software GIS per la redazione dei Piani di Assetto Idrogeologico (PAI) per Autorità di bacino del fiume Tevere. Titolo lezione: Analisi Idrologica e Geomorfologica su base DEM in ambiente GIS

1. 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

2. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
Sommario
•I modelli digitali del terreno (DEM)
•Le funzioni idrologiche
•Le funzioni geomorfologiche
•Applicazioni
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3. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
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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I modelli digitali del terreno (DEM)
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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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I modelli digitali del terreno (DEM)
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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
z
S


(%) 100
e.g. Horn (1981) in ArcINFO
2 2 (%) 100 x y S   f  f
- 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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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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La rimozione delle depressioni artificiali
Celle o zone depresse
rispetto alle celle o
zone adiacenti

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Le funzioni idrologiche nei GIS
fernando.nardi@unistrapg.it
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

25. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
Le funzioni idrologiche nei GIS
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Il bacino idrografico
Selezione delle celle drenanti nella predefinita sezione di chiusura

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

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

28. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
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
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
WF_NORM
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

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

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

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

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

33. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
Le funzioni geomorfologioche nei GIS
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-Curve di livello
-Pendenze
-Declinazione

34. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
Le funzioni geomorfologioche nei GIS
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-Curve di livello

35. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
Le funzioni geomorfologioche nei GIS
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-Pendenza
Gradi
Percentuale

36. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0)
Le funzioni geomorfologioche nei GIS
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-Declinazione