La creazione di un DTM (Digital Terrain Model)

Dalla semplice interrogazione di un file di tipo .shp attraverso l’impiego di uno strumento GIS è possibile quindi ottenere in modo immediato le informazioni e le grandezze base proprie del bacino in esame, ma per quanto riguarda invece sia le informazioni relative ad esempio al calcolo delle quote altimetriche massime, minime e medie, sia la determinazione di particolari indici morfometrici è stato necessario fare ricorso alla creazione e all’analisi di un DEM, ovvero di un modello digitale di elevazione (Digital Elevation Model) che può essere definito come la rappresentazione della distribuzione delle quote di una certa superficie in formato digitale.

Parlando di DEM occorre tuttavia specificare quale sia la superficie che si desidera rappresentare, come ad esempio un DEM della superficie della vegetazione oppure un DEM della superficie del suolo terrestre. Nella gran parte delle applicazioni in campo idrologico la superficie che interessa modellare è rappresentata dalla superficie del suolo terrestre ed in tale circostanza risulta corretto parlare di DTM ovvero di un modello digitale del terreno (Digital Terrain Model). Appare evidente pertanto come un DTM sia un tipo particolare di DEM.

In ambienti di tipo GIS, un DTM può essere modellato e visualizzato impiegando una struttura composta da griglie a maglie quadrate (GRID) oppure da rete a maglie triangolari irregolari (TIN). La differenza sostanziale tra le due tipologie di modellazione risiede nel fatto che una modellazione con elementi TIN permette di descrivere l’andamento plano - altimetrico con un numero inferiore di punti rispetto ai modelli con elementi di tipo GRID. Impiegando elementi di tipo TIN, la densità dei punti può essere funzione del grado di complessità della superficie che si vuole modellare ovvero utilizzando più punti per terreni molto accidentati e complessi, meno punti per terreni di tipo pianeggiante con modeste pendenze. Al contrario un formato di tipo GRID, a causa della sua struttura di tipo matriciale, non è adattabile in funzione di eventuali complessità locali della superficie da rappresentare con lo svantaggio di semplificare eccessivamente ad esempio le superfici di tipo montuoso e rappresentare con un numero sovrabbondante di punti ad esempio le superfici pianeggianti. Ad ogni modo nelle applicazioni pratiche il formato di tipo GRID è largamente più utilizzato rispetto il formato TIN a causa della sua struttura più semplice. In virtù sia di tale motivazione che dalle esigenze imposte dal codice di calcolo che sarà utilizzato per effettuare le analisi di tipo morfologico (cfr. paragrafo 2.6 e successivi), è stato realizzato un DTM dell’area oggetto di studio optando per una struttura composta da griglie a maglia quadrata (GRID).

In particolare attraverso l’impiego del software Surfer 8.0, la superficie del bacino del fiume Ledra e delle aree confinanti è stata modellata (discretizzata) con una griglia a maglie quadrate dalle dimensioni di 10 m x 10 m ciascuna delle quali possiede il valore della quota associata alla superficie che si intende rappresentare. Il valore di quota appartiene al centroide della cella, ma è comunque da attribuirsi a tutta l'area della stessa ed i cambiamenti avvengono al passaggio alla cella confinante. Con la discretizzazione spaziale adottata si è ottenuta una griglia composta da 1390 righe e 990 colonne per un totale di 1.376.100 elementi che ha rappresentato un buon compromesso tra adeguata precisione nella rappresentazione delle caratteristiche altimetriche della superficie ed accettabili tempi computazionali in fase di elaborazione dei dati.

Propedeutica alla realizzazione del DTM è risultata essere la fase di acquisizione dei valori altimetrici relativi all’area oggetto di studio. In particolare si è fatto uso dei dati ottenuti da rilievi di tipo laser scanner forniti dalla Protezione Civile della Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia. Il laser scanner aereo è un sistema di misura 3D che permette il rilievo rapido e preciso del territorio. Il sistema è costituito da un telemetro laser o LRF (Laser Range Finder) che permette la misura della distanza fra l’apparecchio e il suolo, mentre un

sistema GPS e piattaforma inerziale (IMU - Inertial Measuring Unit) permette l’orientazione e la posizione assoluta del LRF durante la misura.

Figura 2.2: Visualizzazione del DTM ottenuto per mezzo del software Surfer 8.0.

Di tale sistema il GPS è utilizzato per il posizionamento assoluto e l’IMU per determinare in modalità continua l’orientazione del telemetro laser. Gli impulsi laser generati vengono riflessi tramite uno specchio oscillante verso il terreno in senso ortogonale alla direzione del velivolo, e conoscendo il tempo intercorso tra l’emissione ed il ritorno è possibile risalire alla distanza del punto colpito dal velivolo. Risultato dei rilievi di tipo laser scan sono dei file di testo in formato .xyz riportanti per ogni riga il dato di longitudine, latitudine e quota geodetica del punto effettivamente rilevato. Considerando che tale tecnologia consente di rilevare anche più punti per metro quadrato risulta evidente quale sia la mole di dati ottenibile per aree molto estese (decine di milioni di dati) e quindi la necessità di avvalersi di un modello DTM per una rappresentazione schematica e più gestibile del territorio.

In Figura 2.3 si riporta un’immagine tridimensionale del modello DTM, relativo all’area sulla quale giace il bacino idrografico del fiume Ledra, in grado di mettere in evidenza sia la piana alluvionale del Campo di Osoppo - Gemona sia il massiccio montuoso delle Prealpi Giulie formato dal Monte Chiampon e dal Monte Cuarnan.

Figura 2.3: Elaborazione tridimensionale ottenuta con Surfer 8.0 della superficie relativa alla piana di Gemona - Osoppo e del bacino idrografico del fiume Ledra.