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REGIONE SICILIANA – PRESIDENZA
DIPARTIMENTO REGIONALE DELLA PROTEZIONE CIVILE
SERVIZIO SICILIA ORIENTALE - CATANIA
U.O.B. XIV – RISCHIO IDROGEOLOGICO
DALLA LETTURA DEL PAESAGGIO
ALLA GEOMORFOLOGIA
corso di cartografia
(lezione 4)
A cura di: Giuseppe Basile (aprile - giugno 2004)
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REGIONE SICILIANA – PRESIDENZA/DIPARTIMENTO REGIONALE DELLA PROTEZIONE CIVILE
SERVIZIO SICILIA ORIENTALE – CATANIA/U.O.B. XIV – RISCHIO IDROGEOLOGICO
Un'immagine raster è una specie di "fotocopia" computerizzata, a colori o in
bianco e nero, di una mappa cartacea, della quale dà una rappresentazione
molto più fedele rispetto alla mappa vettoriale, ma nella quale agli oggetti
non è associato intrinsecamente un nome: se esso appare accanto
all'oggetto, è un fatto solo visivo.
Nelle carte raster gli oggetti che le rappresentano non sono editabili!
Esattamente come su una carta, per trovare un oggetto è necessario cercarlo
con gli occhi, e nessuno strumento consente di avere una lista. Tuttavia, la
simbologia della mappa raster è di immediata comprensione, e i nomi degli
oggetti appaiono subito, senza necessità di richiederli sotto forma di
etichetta, come accade per le mappe vettoriali.
La mappa raster è di qualità tanto migliore quanto maggiore è la sua
risoluzione, che viene espressa in numero di punti per pollice
(convenzionalmente, dpi): una mappa a 300 dpi ha una qualità grafica
migliore di una mappa a 15 dpi.
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CARTE RASTER E CARTE VETTORIALI
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Le carte vettoriali sono fatte di oggetti geometrici come punti, linee, polilinee,
poligoni, archi di cerchio.
Nelle carte vettoriali, ogni oggetto ha un proprio nome, può essere trattato
in maniera indipendente dagli altri, e perciò può essere selezionato,
modificato, spostato o cancellato. In una mappa vettoriale potete anche
decidere di non vedere gli oggetti di un certo tipo, o di vederli solo ad un
certo ingrandimento. La mappa è infatti generalmente strutturata per livelli
(layer) a ciascuno dei quali appartengono gli oggetti di una certa categoria:
pensate ad una serie di fogli lucidi sovrapposti (contenenti, per esempio, uno
i fiumi, un altro le province, un terzo i comuni, ecc.), che possono essere tolti
o spostati ma che nel loro insieme consentono una rappresentazione
completa del territorio.
APRI RASTER
APRI VETTORIALE
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CARTE RASTER E CARTE VETTORIALI
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Utilizzando alcuni attributi delle carte vettoriali, è possibile ricostruire
l’orografia mediante appositi software.
Ciò che, prima di procedere, deve essere compreso è che le elaborazioni
ottenibili sono sempre frutto di trasformazioni analitiche, cioè derivate da
calcoli; quindi non si aggiunge precisione alla carta. Anzi, è probabile che si
compiano errori madornali se non si sta attenti.
L’elaborazione più semplice è la rappresentazione della morfologia:
a partire dai dati altimetrici è possibile ottenere
rappresentazione del terreno più realistica, ma non più vera!
una
Tuttavia, i modelli digitali sono d’ausilio in geomorfologia perché,
in qualche modo, si affiancano all’analisi fotostereografica.
Ulteriori analisi “via software” permettono di ricavare altre informazioni:
le pendenze, l’orientamento dei versanti, il reticolo idrografico, profili, ecc.
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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Gli elementi che servono per restituire un modello digitale del terreno
(D.T.M.) sono:
- la georeferenziazione di ogni singolo elemento
- la sua quota
Tuttavia, il solo possedere un software, per quanto potente e versatile, non
è sufficiente ad ottenere dei buoni DTM.
Per capire tale affermazione occorre vedere qual è il principio di
funzionamento di un interpolatore.
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La distribuzione di una serie di punti distribuiti nello spazio piano, dotati di un
attributo qualsiasi (quota, carica elettrica, granulometria, concentrazione
chimica, ecc) può essere rappresentata da curve iso-linee che esprimono la
variazione dell’attributo.
Il problema principale è quello di assegnare una legge di variazione di
quell’attributo che dipende dalla natura fisica della variabile.
La scienza che studia le leggi di variazione delle variabili si chiama
GEOSTATISTICA
Prima di lanciare un qualsivoglia programma per l’interpolazione di dati
bisognerebbe ricostruire il variogramma, cioè trovare la funzione che esprime
in che modo il dato varia nello spazio.
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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Senza scomodare la geostatistica, per fare
un esempio si vedano le tre figure seguenti:
La medesima distribuzione di punti può
essere interpretata con almeno tre leggi di
variazione diverse!
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Per esemplificare come una differente legge
di variazione si traduce in una distribuzione
diversa, si osservino le figure a lato.
Nella prima vi è un esempio di variazione
lineare:
tra le due quote il pendio si distribuisce in
modo regolare e il software non fa errori.
Nella seconda vi è un esempio di variazione
non lineare:
tra le due quote il pendio si distribuisce in
modo irregolare; perché il software non
faccia errori occorrono altri punti che “gli
dicano” come interpolare.
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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Nella figura è
rappresentata una carta
vettoriale: ad ogni curva
di livello è associato
l’attributo “quota”.
Gli spazi vuoti
corrispondono ad aree
urbanizzate.
E’ chiaro che qualunque
software avrà difficoltà a
“capire” cosa fare dove
non ha informazioni.
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Inserendo pure le quote,
si ottiene un file “grid”,
cioè una griglia (o maglia)
nella quale ad ogni vertice
il software assegna una
quota calcolata sulla base
dell’algoritmo scelto in
fase di elaborazione.
Non c’è un criterio
assoluto per la scelta
dell’algoritmo: in genere,
si fanno alcune prove e si
confrontano i risultati.
Elaborazione con KRIGING
lineare
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La precedente immagine
(ottenuta con il kriging)
e quella a lato (ottenuta
con l’inverso della
distanza, con potenza =
2) restituiscono
sostanzialmente il
medesimo assetto
morfologico.
Elaborazione con INVERSO
DISTANZA AL QUADRATO
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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Poiché non è possibile
che l’elaborazione
restituisca
ESATTAMENTE la
situazione reale, occorre
accettare compromessi:
sulla base degli obiettivi
che si vogliono
raggiungere, un DTM
può essere più o meno
soddisfacente.
Per esempio: la
ricostruzione effettuata
per grandi linee è
accettabile ma non lo è
per analisi di dettaglio.
Confronto tra carta reale e
carta elaborata (ID P=2)
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
• disporre di una carta vettoriale nella quale gli oggetti abbiano l’attributo
“quota”
• trasformare le informazioni grafiche in dati tabellari x,y,z
• lanciare il software di elaborazione scegliendo:
le dimensioni della mesh di calcolo
il tipo di interpolatore
A proposito dell’algoritmo da scegliere, si ricordi che:
il kriging è un interpolatore sofisticato che, per essere adoperato con
correttezza, avrebbe bisogno di una preliminare analisi di distribuzione dei dati
(con i metodi della geostatistica lineare); le restituzioni sono, in genere, migliori a
livello grafico ma non è detto che siano più “giuste”
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Per elaborare un D.T.M. occorre:
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
Kriging lineare
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Mesh 50 con
raffittim a 10
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
INV DIST:
power =2
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Mesh 50 con
raffittim a 10
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
Krigin lineare
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Mesh 10 con
raffittim a 5
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
INV DIST:
power =2
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Mesh 10 con
raffittim a 5
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DTM derivato da
carta in scala
1.25.000
Mesh 25 metri
Kriging lineare
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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DTM derivato da
carta in scala
1.10.000
Mesh 10 metri
Kriging lineare
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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DTM derivato da
carta in scala
1.10.000
Mesh 10 metri
Kriging lineare
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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Carta delle
pendenze dei
versanti, derivata
da DTM
Mesh 10 metri
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LE CARTE DERIVATE
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Carta
dell’orientamento
dei versanti,
derivata da DTM
Mesh 10 metri
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LE CARTE DERIVATE
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Carta dei vettori
orografici, derivata
da DTM
Mesh 10 metri
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LE CARTE DERIVATE
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I DTM possono essere d’ausilio per ricavare
alcune informazioni quali, ad esempio, la
possibile direzione di un flusso.
Nella figura rappresentata sono indicati i
probabili percorsi di colate laviche ma,
proprio in questo caso, bisogna mediare tra
ciò che suggerisce il DTM e la
consapevolezza del fenomeno fisico in
esame: le colate laviche sono fluidi non
newtoniani e non obbediscono sempre al
principio morfologico!
Pertanto, proprio per le colate laviche il
DTM fornisce solo una delle informazioni
che il modello di propagazione del flusso
necessita ma il problema rimane indefinito,
a meno di non disporre di software
specifici.
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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ESERCITAZIONE
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DALLA LETTURA DEL PAESAGGIO
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corso di cartografia
FINE DEL CORSO
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DALLA LETTURA DEL PAESAGGIO
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corso di cartografia
(lezione 4)
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Un'immagine raster è una specie di "fotocopia" computerizzata, a colori o in
bianco e nero, di una mappa cartacea, della quale dà una rappresentazione
molto più fedele rispetto alla mappa vettoriale, ma nella quale agli oggetti
non è associato intrinsecamente un nome: se esso appare accanto
all'oggetto, è un fatto solo visivo.
Nelle carte raster gli oggetti che le rappresentano non sono editabili!
Esattamente come su una carta, per trovare un oggetto è necessario cercarlo
con gli occhi, e nessuno strumento consente di avere una lista. Tuttavia, la
simbologia della mappa raster è di immediata comprensione, e i nomi degli
oggetti appaiono subito, senza necessità di richiederli sotto forma di
etichetta, come accade per le mappe vettoriali.
La mappa raster è di qualità tanto migliore quanto maggiore è la sua
risoluzione, che viene espressa in numero di punti per pollice
(convenzionalmente, dpi): una mappa a 300 dpi ha una qualità grafica
migliore di una mappa a 15 dpi.
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CARTE RASTER E CARTE VETTORIALI
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Le carte vettoriali sono fatte di oggetti geometrici come punti, linee, polilinee,
poligoni, archi di cerchio.
Nelle carte vettoriali, ogni oggetto ha un proprio nome, può essere trattato
in maniera indipendente dagli altri, e perciò può essere selezionato,
modificato, spostato o cancellato. In una mappa vettoriale potete anche
decidere di non vedere gli oggetti di un certo tipo, o di vederli solo ad un
certo ingrandimento. La mappa è infatti generalmente strutturata per livelli
(layer) a ciascuno dei quali appartengono gli oggetti di una certa categoria:
pensate ad una serie di fogli lucidi sovrapposti (contenenti, per esempio, uno
i fiumi, un altro le province, un terzo i comuni, ecc.), che possono essere tolti
o spostati ma che nel loro insieme consentono una rappresentazione
completa del territorio.
APRI RASTER
APRI VETTORIALE
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CARTE RASTER E CARTE VETTORIALI
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Utilizzando alcuni attributi delle carte vettoriali, è possibile ricostruire
l’orografia mediante appositi software.
Ciò che, prima di procedere, deve essere compreso è che le elaborazioni
ottenibili sono sempre frutto di trasformazioni analitiche, cioè derivate da
calcoli; quindi non si aggiunge precisione alla carta. Anzi, è probabile che si
compiano errori madornali se non si sta attenti.
L’elaborazione più semplice è la rappresentazione della morfologia:
a partire dai dati altimetrici è possibile ottenere
rappresentazione del terreno più realistica, ma non più vera!
una
Tuttavia, i modelli digitali sono d’ausilio in geomorfologia perché,
in qualche modo, si affiancano all’analisi fotostereografica.
Ulteriori analisi “via software” permettono di ricavare altre informazioni:
le pendenze, l’orientamento dei versanti, il reticolo idrografico, profili, ecc.
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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Gli elementi che servono per restituire un modello digitale del terreno
(D.T.M.) sono:
- la georeferenziazione di ogni singolo elemento
- la sua quota
Tuttavia, il solo possedere un software, per quanto potente e versatile, non
è sufficiente ad ottenere dei buoni DTM.
Per capire tale affermazione occorre vedere qual è il principio di
funzionamento di un interpolatore.
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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La distribuzione di una serie di punti distribuiti nello spazio piano, dotati di un
attributo qualsiasi (quota, carica elettrica, granulometria, concentrazione
chimica, ecc) può essere rappresentata da curve iso-linee che esprimono la
variazione dell’attributo.
Il problema principale è quello di assegnare una legge di variazione di
quell’attributo che dipende dalla natura fisica della variabile.
La scienza che studia le leggi di variazione delle variabili si chiama
GEOSTATISTICA
Prima di lanciare un qualsivoglia programma per l’interpolazione di dati
bisognerebbe ricostruire il variogramma, cioè trovare la funzione che esprime
in che modo il dato varia nello spazio.
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LE ELABORAZIONI DELLE CARTE VETTORIALI
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Senza scomodare la geostatistica, per fare
un esempio si vedano le tre figure seguenti:
La medesima distribuzione di punti può
essere interpretata con almeno tre leggi di
variazione diverse!
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Per esemplificare come una differente legge
di variazione si traduce in una distribuzione
diversa, si osservino le figure a lato.
Nella prima vi è un esempio di variazione
lineare:
tra le due quote il pendio si distribuisce in
modo regolare e il software non fa errori.
Nella seconda vi è un esempio di variazione
non lineare:
tra le due quote il pendio si distribuisce in
modo irregolare; perché il software non
faccia errori occorrono altri punti che “gli
dicano” come interpolare.
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Nella figura è
rappresentata una carta
vettoriale: ad ogni curva
di livello è associato
l’attributo “quota”.
Gli spazi vuoti
corrispondono ad aree
urbanizzate.
E’ chiaro che qualunque
software avrà difficoltà a
“capire” cosa fare dove
non ha informazioni.
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Inserendo pure le quote,
si ottiene un file “grid”,
cioè una griglia (o maglia)
nella quale ad ogni vertice
il software assegna una
quota calcolata sulla base
dell’algoritmo scelto in
fase di elaborazione.
Non c’è un criterio
assoluto per la scelta
dell’algoritmo: in genere,
si fanno alcune prove e si
confrontano i risultati.
Elaborazione con KRIGING
lineare
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La precedente immagine
(ottenuta con il kriging)
e quella a lato (ottenuta
con l’inverso della
distanza, con potenza =
2) restituiscono
sostanzialmente il
medesimo assetto
morfologico.
Elaborazione con INVERSO
DISTANZA AL QUADRATO
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Poiché non è possibile
che l’elaborazione
restituisca
ESATTAMENTE la
situazione reale, occorre
accettare compromessi:
sulla base degli obiettivi
che si vogliono
raggiungere, un DTM
può essere più o meno
soddisfacente.
Per esempio: la
ricostruzione effettuata
per grandi linee è
accettabile ma non lo è
per analisi di dettaglio.
Confronto tra carta reale e
carta elaborata (ID P=2)
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
• disporre di una carta vettoriale nella quale gli oggetti abbiano l’attributo
“quota”
• trasformare le informazioni grafiche in dati tabellari x,y,z
• lanciare il software di elaborazione scegliendo:
le dimensioni della mesh di calcolo
il tipo di interpolatore
A proposito dell’algoritmo da scegliere, si ricordi che:
il kriging è un interpolatore sofisticato che, per essere adoperato con
correttezza, avrebbe bisogno di una preliminare analisi di distribuzione dei dati
(con i metodi della geostatistica lineare); le restituzioni sono, in genere, migliori a
livello grafico ma non è detto che siano più “giuste”
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Per elaborare un D.T.M. occorre:
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
Kriging lineare
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Mesh 50 con
raffittim a 10
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
INV DIST:
power =2
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Mesh 50 con
raffittim a 10
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
Krigin lineare
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Mesh 10 con
raffittim a 5
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
INV DIST:
power =2
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Mesh 10 con
raffittim a 5
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DTM derivato da
carta in scala
1.25.000
Mesh 25 metri
Kriging lineare
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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DTM derivato da
carta in scala
1.10.000
Mesh 10 metri
Kriging lineare
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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DTM derivato da
carta in scala
1.10.000
Mesh 10 metri
Kriging lineare
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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Carta delle
pendenze dei
versanti, derivata
da DTM
Mesh 10 metri
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LE CARTE DERIVATE
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Carta
dell’orientamento
dei versanti,
derivata da DTM
Mesh 10 metri
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LE CARTE DERIVATE
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Carta dei vettori
orografici, derivata
da DTM
Mesh 10 metri
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LE CARTE DERIVATE
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I DTM possono essere d’ausilio per ricavare
alcune informazioni quali, ad esempio, la
possibile direzione di un flusso.
Nella figura rappresentata sono indicati i
probabili percorsi di colate laviche ma,
proprio in questo caso, bisogna mediare tra
ciò che suggerisce il DTM e la
consapevolezza del fenomeno fisico in
esame: le colate laviche sono fluidi non
newtoniani e non obbediscono sempre al
principio morfologico!
Pertanto, proprio per le colate laviche il
DTM fornisce solo una delle informazioni
che il modello di propagazione del flusso
necessita ma il problema rimane indefinito,
a meno di non disporre di software
specifici.
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I D.T.M. (Digital Terrain Model)
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ESERCITAZIONE
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DALLA LETTURA DEL PAESAGGIO
ALLA GEOMORFOLOGIA
corso di cartografia
FINE DEL CORSO
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