Metodologia utilizzata nella realizzazione della cartografia di uso del suolo

L’ausilio del telerilevamento nella mappatura e monitoraggio delle aree irrigue è di notevole utilità in quanto consente, da un lato di indagare le proprietà spettrali di una stessa superficie in diverse regioni dello spettro elettromagnetico (lunghezza d’onda), consentendo di identificare per una determinata superficie la risposta spettrale alle diverse lunghezze d’onda (firma spettrale), dall’altro di acquisire immagini della stessa area in diversi periodi dell’anno. Per il monitoraggio della vegetazione sono di particolare interesse le bande del verde, del rosso e dell’infrarosso (vicino e medio). In questi intervalli è individuata la firma spettrale della vegetazione caratterizzata dal seguente comportamento:

• Forte assorbimento della lunghezza d’onda nella banda del rosso, utilizzata per l’attivazione della funzione clorofilliana; inoltre il disturbo dell’atmosfera è meno marcato che nel resto del visibile; • Riflessione nella banda del verde;

• Valori massimi di riflessione nell’infrarosso vicino.

Al contrario la riflessione dal terreno nudo/scarsamente vegetato aumenta dall’intervallo dello spettro del visibile a quello dell’infrarosso. (Fig. 2.7 e 2.8)

Figura 2.7 - Firma spettrale di un suolo coperto da vegetazione

Figura 2.8 - Firma spettrale di un suolo nudo e/o scarsamente vegetato

Banda del verde Banda del rosso Banda Infrarosso vicino

Il progetto è essenzialmente basato sull’interpretazione a video delle immagini satellitari e delle ortofoto, pertanto tutti i dati a disposizione, dalle immagini alla cartografia di supporto, sono stati organizzati in modo tale da essere compatibili sia come formato file, per la loro gestione con i software utilizzati, sia come riferimenti geografici per poterli analizzare ed editare contemporaneamente. Considerando la suddivisione tra formato raster e vettoriale, l’organizzazione dei dati ha implicato l’uso di software dedicati alla georeferenziazione e al pre-trattamento delle immagini, di software GIS per la visualizzazione, conversione, gestione delle banche dati vettoriali e per l’editing a video.

Le workstation utilizzate non hanno particolari caratteristiche tecniche se non quelle legate ad un’elevata disponibilità di memoria per la gestione della grande quantità di dati da elaborare.

L’ambiente prevalente è Windows XP.

I software utilizzati si distinguono in base alla tipologia di dati considerati: • ENVI ed ErMapper: pre-trattamento e gestione delle immagini satellitari;

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• ArcGIS: utilizzato per il post-processing e per i layout di stampa;

• ArcView: la semplice interfaccia e la facilità di gestione dei layer raster e vettoriali permettono un

editing veloce e preciso dei database.

Le considerazioni fatte, a proposito della correlazione fra firma spettrale e presenza di vegetazione in un’immagine satellitare, sono di notevole ausilio nell’individuazione di coperture vegetali omogenee – caratterizzate da elevati valori di copertura del suolo – quali i seminativi, mentre risultano di più difficile applicazione nel caso delle coltivazioni permanenti – soprattutto vigneti e oliveti – caratterizzate da una importante presenza della componente suolo nudo e/o inerbito.

D’altro canto, anche se fosse possibile distinguere tali coltivazioni, non si avrebbero in ogni caso informazioni circa la natura irrigua o meno degli appezzamenti individuati.

Per tale motivo nella realizzazione della cartografia di uso del suolo si è scelto un approccio metodologico articolato nelle seguenti attività:

• fotointerpretazione a video e controlli in campo sui seminativi;

• verifica della presenza di strutture di distribuzione irrigua in vigneti ed oliveti.

Il seguente diagramma (fig. 2.9) illustra le fasi di elaborazione dei dati previste per la costruzione della cartografia di uso del suolo.

Figura 2.9 - Fasi di elaborazione dei dati

Il dettaglio delle attività per ciascuna fase è descritto di seguito.

Fase 1 - L’INEA, per la realizzazione della cartografia ha selezionato una serie di fotointerpreti privilegiando professionisti locali, allo scopo di sfruttare la loro conoscenza del territorio. E’ stata, infatti, importante la possibilità di eseguire ricognizioni di controllo in loco per i casi dubbi, altrimenti non risolvibili. Gli stessi professionisti hanno anche svolto gran parte dell’attività relativa ai rilievi a terra per i controlli sui vigneti ed oliveti.

Per la realizzazione delle attività, l’INEA ha fornito a ciascun consulente i seguenti materiali: • Immagini satellitari Landsat relative al periodo estivo anni 2004-2005, georeferenziate;

• Ortofoto digitali - realizzate dall’AGEA utilizzando riprese aeree in scala media 1:40.000 degli anni 1996/97 - mosaicate a livello di intera regione o di Consorzio di Bonifica;

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• Shapefile degli oliveti e vigneti di cui verificare la presenza di strutture per l’irrigazione;

• Stampe con la localizzazione dei campioni di oliveto e vigneto da rilevare in campo su cartografia IGM ed ortofoto.

Fase 2 - Elaborazione immagine Landsat. Il trattamento dei dati telerilevati ha riguardato essenzialmente i seguenti aspetti:

• Produzione di immagini in falso colore quali supporto all’interpretazione tematica;

• Classificazione guidata dell’immagine in categorie omogenee di uso del suolo ben distinguibili dal punto di vista delle caratteristiche spettrali. In particolare sono state evidenziate le seguenti categorie:

o Aree vegetate;

o Aree a vegetazione rada o nulla.

Fase 3 - Prima delimitazione a video dei poligoni di classi di uso del suolo direttamente sulle ortofoto ed utilizzando l’immagine satellitare quale supporto per l’interpretazione tematica, con formazione delle chiavi interpretative, ed individuazione dei casi di dubbia interpretazione.

Fase 4 - Rilievi di campo per la risoluzione dei casi di dubbia interpretazione e prima delimitazione e perfezionamento delle chiavi di interpretazione.

Fase 5 - Delimitazione di secondo livello con la realizzazione di una prima carta di uso del suolo nella quale ad ogni unità cartografica o poligono, di unità minima mappabile pari a 6,25 ha, è stato attribuito uno ed un solo codice della legenda. Ad alcuni poligoni è stato attribuito il codice “ dubbio” in quanto oggetto di ulteriore verifica in campo.

Figura 2.10 - Interpretazione immagine Landsat TM e digitalizzazione su ortofoto digitale

Fase 6 – Predisposizione, negli uffici dell’INEA, delle stampe aventi come base le ortofoto, la cartografia IGM sulle quali sono stati localizzati gli appezzamenti di oliveto e vigneto oggetto della rilevazione ed i poligoni ritenuti “ dubbi” dai fotointerpreti.

Fase 7 – Rilievi di verifica in campo della presenza di strutture di distribuzione irrigua in vigneti ed oliveti, e risoluzione dei casi segnalati come “ dubbi” dai fotointerpreti.

In totale sono stati effettuati rilievi su 6.457 poligoni, pari a 309.590 ha così distribuiti (tab. 2.9):

Tabella 2.9 - Superfici coltivate a vigneti ed oliveti rilevate in campo

Regioni Superfici (ha)

Abruzzo 48.934 Basilicata 4.901 Calabria 25.186 Campania 12.775 Molise 6.816 Puglia 120.643 Sardegna 11.810 Sicilia 78.525

Fase 8 – Controllo di qualità del lavoro effettuato, al fine di verificare la qualità dell’interpretazione tematica e della precisione geometrica. Nel corso dell’esecuzione dei lavori ed a conclusione degli stessi sono stati eseguiti controlli della qualità del prodotto intesi, da un lato a verificarne la corrispondenza con le specifiche desiderate, dall'altro ad evitare, attraverso la verifica in corso d'opera, l'accumularsi di errori o manchevolezze, da eliminare quanto prima possibile, atti ad inficiare la qualità finale.

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La fotointerpretazione dell’uso del suolo è stata sottoposta a collaudo sul 3% della superficie oggetto del lavoro, che corrisponde a circa il 5% del numero totale di poligoni, secondo le seguenti modalità:

1. Dalla copertura di uso del suolo sono stati estratti in modalità casuale i campioni - suddivisi per operatore che ha effettuato l’interpretazione - da sottoporre a controllo e ripartiti in percentuale a seconda dell’importanza per i fini irrigui:

• - 35% per la classe 212; • - 35% per la classe 211; • - 10% per la classe 2411; • - 10% per la classe 2421; • - 5% per la classe 2412; • - 5% per la classe 2422.

Per quanto riguarda le verifiche sui rilievi diretti dei vigneti e degli oliveti, si è fatta un’estrazione casuale sul 2,5% dei poligoni classificati oliveti e 2,5% dei poligoni classificati a vigneto, indipendentemente dalla classificazione ad irriguo o non irriguo.

2. I campioni così estratti sono stati verificati a video e classificati nel seguente modo: “ si” (ben classificati), “ no” (mal classificati), “ dubbio”.

3. Sono stati controllati in campo, attraverso la stampa dell’ortofoto su cui il campione ricadeva, tutti i campioni definiti dubbi e quelli mal classificati (“ no”). Inoltre, i collaudatori hanno esaminato in campo anche i poligoni adiacenti a quelli selezionati per i controlli.

Fase 9 – Redazione finale della cartografia: la creazione del layer e del database finale è avvenuto a seguito dei rilievi di campo con riporto dei poligoni a vigneto ed oliveto irrigui e non irrigui e la risoluzione dei casi dubbi dei fotointerpreti sulla mappa di uso del suolo finale.