4.1.1 INQUADRAMENTO DEL PROBLEMA
Le metodologie operative per realizzare una monitoraggio geomorfologico di dettaglio in estese fasce perifluviali che sia rappresentativo della reale componente ecologica e del rapido sviluppo urbanistico, devono mantenere caratteristiche di rapidità operativa sia sul campo sia in fase di post elaborazione. Esse devono altresì far uso di una strumentazione che riesca ad determinare con precisione gli oggetti, ma al contempo è necessario che essi mantengano caratteristiche di versatilità d’impiego poiché le unità da rilevare hanno di volta in volta una geometria, una densità distributiva ed una integrazione diversa nel territorio.
Per quanto riguarda la parte descrittiva degli oggetti sono state create delle apposite schede monografiche che fossero adatte a classificare l’ambiente geomorfologico in questione e le cui informazioni fossero facilmente convertibili in ambiente GIS. Per quanto riguarda invece la georeferenziazione degli elementi si è presentato il problema di individuare lo strumento più idoneo alle nostre finalità e che oltretutto fosse in grado di restituire prodotti finali compatibili con i dati ancillari a disposizione (foto aeree, carte tecniche regionali, carte topografiche di base, carte tematiche).
4.1.2 INDIVIDUAZIONE DELLE METODOLOGIE: TEST DI PROVA
La ricerca di tecniche analitiche che fossero in grado di effettuare rilievi geomorfologici secondo le modalità sopra descritte ha portato a selezionare due tipi di strumentazioni, entrambe utilizzabili direttamente da terra: Laser scanner 3D (Heritage & Hetherington, 2005, 2007; Seed et al., 2005; Milan et al., 2007; Nasermoaddeli & Pasche, 2008) ed un sistema di posizionamento globale (GPS) di tipo geodetico (Peyret et al., 2000; Campana, 2006a; Xiao et
al., 2006; Kinzel, 2008). Per scegliere quale dei due apparecchi fosse più indicato è stato
effettuato con entrambi un test di prova in un settore di sponda sul corso dell’Arno. L’area analizzata è situata sulla destra idrografica nel tratto compreso tra ponte San Niccolò e ponte Giovanni da Verrazzano per un’estensione di circa 850 m (Fig. 4.1).
AREA DI TEST
Punto di misurazione del Laser Scanner
Fig. 4.1 - Area di test
Il rilievo laser scanner è stato effettuato con unica scansione da un punto centrale situato sulla riva opposta (Fig. 4.1 e 4.2) in modo tale che fosse possibile comprendere con un’unica scansione tutta l’area di test. La mappatura GPS invece è stata invece eseguita direttamente sul luogo di indagine (Fig. 4.1 e 4.3) a distanza di pochi minuti dalla prova precedente. Lo strumento è stato utilizzato in modalità differenziale in tempo reale.
Fig. 4.2 - Sito da cui è stata effettuata la scansione con il Laser Scanner (strumento utilizzato Riegl LMS-Z420i)
Fig. 4.3 - Porzione orientale dell’area di test. In primo piano uno dei riflettori utilizzati per la scansione con il Laser Scanner
In entrambi i casi gli strumenti hanno evidenziato buoni risultati, dimostrandosi in grado di fornire abbastanza rapidamente i dati base necessari per ricostruire un accurato modello digitale delle aree osservate (Fig. 4.4 e 4.5).
Figura 4.4 – Nuvola di punti ottenuta dalla scansione laser ed elaborata con il software RISCANPRO. La loro densità dei punti è maggiore al centro perché più vicina al punto di emissione del fascio laser ed inferiore alle estremità.
Fig 4.5 – punti rilevati con strumentazione GPS direttamente sugli oggetti di interesse selezionati al momento della misurazione.
Tuttavia poiché il Laser Scanner è utilizzato dall’operatore da una certa distanza non è sempre possibile di discriminare immediatamente, e talvolta neanche in fase di elaborazione, ogni oggetto presente sulla sponda a causa della sua posizione od orientazione. Infatti non sempre il segnale emesso dallo strumento riesce a raggiungere ogni parte dell’area indagata, creando delle zone d’ombra che non possono essere eliminate se non effettuando una nuova scansione da una posizione più favorevole ed integrandola con la precedente (Fig. 4.6 e 4.7). Questa soluzione però non è sempre applicabile ad un ambiente fluviale a causa del suo sviluppo geometrico lineare, dei sui profili trasversali e della vegetazione riparia talvolta presente. Oltretutto il crescere del numero delle operazioni di scansione rallenta il tempo di avanzamento del rilievo totale. Infine le misure devono subire un ulteriore processamento legato alla georeferenziazione della nuvola di punti scansionati e solo a tal punto si può passare alla discriminazione degli elementi di interesse.
Al contrario l’operatore GPS ottiene immediatamente punti di coordinate noti e, trovandosi fisicamente sugli oggetti che egli stesso sta rilevando, riesce in poco tempo a caratterizzarli, sintetizzandone da subito gli elementi morfologici principali (linea del ciglio di sponda, contorno di un’opera idraulica, ecc.) (Fig 4.8). Nell'evenienza colui che utilizza lo strumento
GPS è anche in grado di rintracciare gli oggetti che sono occultati da piccoli movimenti di terreno o nascosti dalla vegetazione. Per di più esso è in grado di riempire immediatamente le schede monografiche risparmiando molto tempo nelle successive fasi di post elaborazione, che quindi si riducono soltanto a una restituzione grafica del dato.
Pertanto, se da un lato il Laser Scanner riesce a fornire un modello tridimensionale veramente di alto dettaglio, dall’altro, a causa della sua ridotta versatilità, necessita di tempi maggiori per rilevare tutta l’area di indagine e di una post elaborazione abbastanza complessa soprattutto in fase di caratterizzazione degli elementi di interesse. Dunque il laser scanner sembra più adatto alla localizzazione delle deformazioni degli argini e quindi allo studio della loro stabilità e non ad effettuare la definizione geomorfologica richiesta in questo progetto, come è invece in grado di fare la strumentazione GPS. Nel paragrafo successivo approfondiremo gli aspetti tecnici principali relativi a questa strumentazione.
Fig 4.6 – Ingrandimento della nuvola di punti nella porzione centrale. L’immagine è colorata in valori RGB tramite una macchina fotografica digitale appositamente calibrata e installata in testa allo strumento
Fig 4.7 – Immagine di dettaglio nella zona d’ombra della porzione centrale
Fig. 4.8 - Caratterizzazione degli elementi morfologici principali attraverso la registrazione dei punti significativi con strumentazione GPS.