6 - BANCA DATI DIGITALE REALIZZATA PER LO STUDIO DEI
PALEOALVEI
6.1 Dati raccolti e strutturati in layers tematici
I dati di letteratura raccolti sono stati organizzati in 9 layers informativi e georeferenziati in due sistemi cartografici di riferimento (WGS 84 – UTM – Fuso 32; ROMA 40 – GB – Fuso ovest).
- Rete idrografica. E' rappresentata da un tematismo vettoriale lineare ottenuto digitalizzando la carta della rete idrografica a scala 1:50.000 della pianura alluvionale di Lucca eseguita da Nardi (Nardi, Nolledi e Rossi, 1987). Nello specifico la carta è stata scannerizzata e georeferenziata attraverso il metodo dei GCP. Sono state successivamente identificate tre tipologie di canali ovvero: Canali demaniali, Rii e Fossi alimentati da acque demaniali e Rii e Fossi non alimentati da acque demaniali (Fig 6.1.1).
Nella tabella agganciata al file vettoriale è possibile leggere l'informazione sulla tipologia del corso d'acqua, il nominativo e la lunghezza. Sono presenti in totale 54 canali dei quali 27 appartengono ai Rii e Fossi alimentati da acque demaniali, 19 sono invece i Canali demaniali
veri e propri mentre sono 31 i Rii e Fossi alimentati da acque demaniali. Tale tematismo è stato visualizzato con legenda “unique value” associando ai “Canali demaniali” una linea lilla, ai “Rii e Fossi alimentati da acque demaniali” una linea celeste mentre ai “Rii e Fossi non alimentati da acque demaniali” una linea blù.
- Penetrometrie. Sono rappresentate da 3 layers vettoriali di tipo puntuale che identificano rispettivamente l’ubicazione delle prove penetrometriche eseguite negli ultimi 30 anni nei comuni di Capannoni e Porcari. Queste informazioni sono state ricavate da tre diverse carte topografiche prima scansionate e poi georeferenziate: la carta “Porcari Tematica”, la carta “ Porcari” e la carta “Capannori”. Tali carte sono rispettivamente a scala 1:10.000, 1:5.000 e 1:25.000. Nella tabella agganciata al file vettoriale sono state memorizzate alcune informazioni relative alle prove penetrometriche. Nello specifico, per quanto riguarda le prove penetrometriche relative alla carta “Porcari” e “Porcari Tematica” è possibile leggere la sigla identificativa della prova, la coordinata x, la coordinata y, la profondità raggiunta dalla prova, la profondità della falda ed il tipo di penetrometria. Inoltre, attraverso la Gis utility “Hot Link” (impostata attraverso un path memorizzato nella tabella del file vettoriale), è possibile visualizzare per ogni punto la scansione del documento relativo riportante altre informazioni come l’altezza della tavola d’acqua, la litologia del terreno e la località del sito della prova. (Fig. 6.1.2).
Fig. 6.1.2 Scansione del
Per quanto riguarda le penetrometrie eseguite a Capannori, la tabella agganciata al relativo file grafico contiene le stesse informazioni delle prove eseguite a Porcari. Anche in questo caso, è possibile leggere tramite l’Hot Link una serie di informazioni relative alla prova quali: quali: data di esecuzione della prova, località, profondità della falda, tipo di penetrometria (statica o dinamica), valore di Rp, rapporto Rp/Rl, grado di coesione non drenata (Cu), grado di consolidazione (OCR) ed altri parametri recuperabili dalla prova penetrometrica stessa; il tutto rilevato ad intervalli di 20 cm (Fig. 6.1.3).
In particolare, per le sole penetrometrie di Capannori è stata creata un’ulteriore tabella esterna nominata “tabella finale” (Fig. 6.4) nella quale i valori del rapporto Rp/Rl sono stati tradotti in termini litologici in modo da avere ogni 20 cm la litologia corrente di ogni prova penetrometrica tramite la seguente formula: F = Rp/Rl (Rp= resistenza alla punta; Rl= resistenza laterale). In base ai valori di F, vengono individuate 4 tipologie litologiche riportate nella tabella seguente.
Valore di F (Rp/Rl) Tipologia litologica
F≤15 Torbe e Argille organiche 15≤F≤30 Limi e Argille
30<F≤60 Limi sabbiosi e Sabbie Limose F>60 Sabbie e Sabbie con ghiaia
Questa tabella finale può essere agganciata automaticamente al file vettoriale delle penetrometrie attraverso le relazioni di join (1:n) classiche dei sistemi GIS ponendo come campo chiave primario ed esterno il campo “sigla old” che rappresenta l’identificativo univoco di ciascuna prova penetrometrica (Fig. 6.1.4).
In totale sono presenti 84 prove penetrometriche, nello specifico le penetrometrie ricavate dalla carta “Capannori” sono 33, per la carta “Porcari” 30 ed infine per la carta “Porcari Tematica” 21. Per quanto riguarda la simbologia con cui sono state visualizzate le penetrometrie si è scelto: un “triangolino” giallo per indicare le penetrometrie effettuate nel comune di Capannori, un “triangolino” fucsia per le penetrometrie ricavate dalla carta “Porcari” ed infine un “triangolino” verde per indicare le penetrometrie ricavate dalla carta “Porcari Tematica” (Fig. 6.1.5).
F ig .6 .1 .5 M a p p a tu ra d e ll e p en e tr o m e tr ie s u b a se c a rt o g ra fi c a I G M 1 .2 5 .0 0 0 .
Infine per tutti i 3 layers vettoriali delle penetrometrie, cliccando sul punto dell’ubicazione, è possibile visualizzare l’allegato originale (in formato raster) del cartaceo che riporta i parametri geotecnici della corrispettiva prova. Questo è stato ottenuto utilizzando sempre la tecnica dell’hot link.
- Pozzi. Questo layer è rappresentato da un file vettoriale di tipo puntuale che identifica le varie ubicazioni nelle aree di studio. E’ stato ottenuto utilizzando le coordinate x,y dei pozzi fornitici dalla Provincia di Lucca organizzati in un database in formato excel dove sono presenti le seguenti informazioni relative ad alcune caratteristiche dei pozzi quali: stato della pratica, numero della pratica, tipologia ovvero motivo della trivellazione del pozzo, utilizzo, profondità, stratigrafia, anno di realizzazione, portata concessa, diametro, coordinata est e coordinata nord.. I pozzi esaminati sono in totale 37 così distribuiti: 15 sono quelli che si trovano nel comune di Porcari e 22 quelli ubicati nel comune di Capannori. Nella tabella allegata al file puntuale è possibile leggere per ogni pozzo le coordinate dell’ubicazione (Fig. 6.1.6), il comune di appartenenza il numero della pratica di riferimento. I pozzi sono stati visualizzati in legenda tramite una bandierina rossa (Fig. 6.1.7).
Fig. 6.1.6 Tabella allegata al file puntuale dei pozzi (le coordinate sono
F ig . 6 .1 .7 U b ic a zi o n e d e i p o zz i a n a li zz a ti .
- Cartografia Raster dell’IGM (1:25.000) in formato BMP (8 bit) ed aventi risoluzione di 2.5m. Tali mappe mostrano diversi livelli informativi (orografia, idrografia, urbanizzato, etc,) memorizzati sui diversi bit. Queste immagini sono state utilizzate come cartografia di base per il riconoscimento degli elementi tematici principali quali: edifici, strade, località e corsi d'acqua.
- DTM (Modello Digitale del Terreno) di una porzione di territorio oggetto di studio per concessione dell’Autorità di Bacino del Fiume Serchio. Il DTM utilizzato in questa tesi (Fig 6.1.8) ricopre un’estensione di circa 17 km2 ed è una matrice altimetrica con risoluzione planimetrica di 1 m. ottenuta dalla rielaborazione di punti 3D acquisiti tramite tecnologia LiDAr (Light Detection and Ranging). Il rilievo LiDAr è stato effettuato nel 2006 ad una quota di volo media di 1200 metri. Il sensore laser utilizzato è un telemetro in grado di inviare più di 30.000 impulsi al secondo garantendo una accuratezza altimetrica di ± 20 cm ad una planimetrica di 60 cm (1/2000 * quota di volo). Vista l’elevata precisione, questo DTM è servito come supporto per l’individuazione di possibili tracce di paleoalvei soprattutto nella zona sud-orientale dell’area di studio. A tale scopo, la matrice è stata processata tramite l’algoritmo “hillshaded” (Burrough and McDonell, 1998) grazie al quale è stata ottenuta una mappa che visualizza la morfologia del territorio tramite un gioco di ombre. In particolare, l’algoritmo determina i valori di illuminazione di ciascuna cella partendo dal settaggio di due parametri: direzione ed angolo di inclinazione della sorgente luminosa; nel nostro caso i valori utilizzati sono rispettivamente Nord-Ovest e 45°.
- Ortofoto AIMA. L’AIMA – Azienda di stato per gli Interventi nel Mercato Agricolo (Editore: Compagnia Generale Riprese aeree di Parma ), attualmente GEA, ha realizzato e reso disponibili le ortofoto relative ai voli eseguiti nel periodo 1997-1999. Le ortofoto AIMA sono disponibili per l’intero territorio nazionale al di sotto dei 2000m di quota; ogni immagine AIMA è stata fornita ortorettificata e georeferenziata nel sistema di proiezione “Gauss-Boaga” (variante minore dell’ Universal Transverse Mercator). Esse sono state ricavate digitalizzando fotogrammi con scala media 1:40.000 (variazioni da 1:36.000 fino a 1:44.000) e risoluzione di scansione 21µm; presentano 256 livelli di grigio per pixel e hanno risoluzione di 1 m a terra, dando la possibilità di distinguere con precisione le abitazioni, le strade, gli alberi, i ponti, ecc.
Le tolleranze garantite dall’AIMA sono: per la posizione planimetrica di particolari puntiformi (cioè delle dimensioni di 1 pixel) ben identificabili sul terreno e sull’ortofoto, la differenza tra la determinazione sull’ortofoto e la corrispondente determinazione sul terreno con metodi topografici di maggiore precisione non supera mai il valore tp = 4m per la distanza tra due particolari puntiformi ben identificabili sull’ortofoto e sul terreno, la differenza tra la determinazione sull’ortofoto e la corrispondente determinazione sul terreno con metodi topografici di maggiore precisione non supera mai i seguenti valori: td = (4+D/1000) m per D<2000 metri e td = 6m per D>2000 metri. Le dimensioni medie di ciascuna ortofoto sono di 6,0 km (altezza) x 7,4 km (larghezza), ma poiché le immagini si sovrappongono in parte tra loro, ciascuna ci dà informazioni utili e univoche per un’area di 4.5 x 4.5 km. Quest’ultima informazione deriva dal fatto che il mosaico delle ortofoto AIMA è stato ricavato dividendo quello della cartografia IGM in scala 1:50.000 in 16 parti (cioè si divide ogni cella in quattro righe e quattro colonne). Le immagini AIMA sono state compresse in formato .ECW e ciò ha permesso la riduzione del loro ingombro fisico su memoria di massa ad 1/10.
- Ortofoto a colori. Sono state realizzate dalla Compagnia Generale Ripreseaeree SpA di Parma. Durante il volo Italy 2000 (IT-2000). Le immagini acquisite sono state ortorettificate e memorizzate in un formato compresso (.ECW). Queste ortofoto sono a colori (24 bit) ed hanno risoluzione planimetrica di 1 m.
- Immagini satellitari Landsat 7 – ETM. In questo lavoro sono state utilizzate tre immagini satellitari Landsat 7 ETM che ricoprono l'intera area del territorio Italiano, da 334651.00 m a 1252618.54 m Est and da 3997041.67 m a 5260901.69 m Nord ( i valori X-est e Y-nord sono stati riportati nel sistema cartografico di riferimento WGS 84, U.T.M.- Fuso 32 e riferite al
centro dell'immagine landsat). La risoluzione planimetrica delle immagini Landsat 7 - ETM è di 30 metri e le immagini utilizzate in questa tesi derivano da una banca dati dell'I.N.G.V. di Pisa (Fornaciai et al., 2008). La qualità delle immagini Landsat di questa banca dati è decisamente alta, il 53% di tali immagini ha una copertura nuvolosa inferiore al 5%. Le immagini utilizzate risultano codificate con le seguenti sigle:
192_30_01_08_26 192_30_02_09_30 192_30_02_02_02
Le prime due cifre (192; 30) rappresentano la posizione dell’immagine in funzione dell’orbita compiuta dal satellite, a seguire abbiamo l'indicazione dell'anno del mese e del giorno di acquisizione. La scelta di utilizzare immagini satellitari riprese in diversi periodi dell'anno è stata dettata dalla necessità di avere maggiori margini di sicurezza nell'interpretazione delle immagini stesse. Infatti a seconda del periodo di acquisizione possono essere maggiormente evidenziati alcuni dettagli rispetto ad altri e questo potrebbe portare a credere di osservare o due immagini diverse o particolari differenti che però in realtà non ci sono. Questo ad esempio può accadere nell'osservazione della copertura vegetativa: se osserviamo infatti le immagini satellitari di una stessa area riprese però in stagioni differenti noteremo sicuramente tra esse delle discordanze piuttosto marcate. Ciò potrebbe portare ad una errata valutazione di quello che noi vediamo ma che in realtà è solamente frutto di una diversa risposta spettrale che la copertura vegetativa manda. Infatti nella stagione estiva la vegetazione (alberi ma anche la copertura erbosa) è sicuramente molto rigogliosa e quindi mostra una maggiore riflettanza rispetto ad una immagine acquisita nella stessa area ma ripresa nel periodo invernale.
- Cartografia vettoriale 1:10.000: scaricata dal sito della Regione Toscana (www.rete.toscana.it) in formato DWF per i comuni di Capannoni, Porcari e Lucca (sezioni n° 261110-261120-261150-261160-273030-273040). Questi file vettoriali sono stati successivamente convertiti in formato DWG mantenendo la georeferenziazione originale (Roma 40, G.B., Fuso Ovest) attraverso il software gratuito “Any DWF to DWG Converter” scaricabile via Internet. Tale cartografia è stata utilizzata come base per il lavoro di rilevamento effettuato in campagna ed è composta da 17 livelli informativi ciascuno dei quali è identificato all’interno della legenda da un apposito colore, le curve di livello sono rappresentate da linee nere, la linea ferroviaria da linee nere verticalmente tratteggiate, i corsi d’acqua da linee azzurre, i limiti comunali da linee verdi ecc.. Di seguito viene riportata la mappa che mostra i layers tematici ricavati dai dati
6.2 Paleoalvei: creazione di una nuova banca dati digitale
In letteratura esistono diversi studi riguardanti il riconoscimento dei paleoalvei nella pianura di Lucca. Abbiamo quindi inserito i dati che ci interessavano per il nostro studio in un sistema GIS e successivamente li abbiamo confrontati con quelli da noi prodotti. Di seguito vengono riportate le maggiori informazioni.
- Paleoalvei Cosci. E’ stato creato un tematismo vettoriale di tipo poligonale per rappresentare i paleoalvei individuati dalle analisi del Dott. Cosci. A tale scopo è stata scansionata e georeferenziata un’immagine pseudofotografica (Cosci, 2005) riportante i suddetti paleoalvei. Le immagini utilizzate dal Cosci sono immagini telerilevate registrate dai sensori delle navicelle spaziali LANDSAT (americana) SPOT (franco-canadese) e SOYUZ (russa). Gli anni di registrazione di tali immagini sono: 1978, 1980 e 1991. In questo studio, l’immagine pseudo fotografica è stata georeferenziata con il metodo dei GCP ed i paleoalvei sono stati definiti tramite un file vettoriale di tipo poligonale utilizzando la legenda in figura. (Fig. 6.2.1).
Sono state in totale digitalizzate 190 aree, delle quali 170 ricadenti nell’area oggetto di studio. Per ciascuna è possibile leggere nella relativa tabella l’identificativo univoco e l’estensione espressa in m2. L’estensione totale è di circa 16.17 km2.
- Paleoalvei CARG. Dal sito della Regione Toscana è stato possibile scaricare alcune informazioni digitali relative alla banca dati del Progetto CARG. Tale Progetto (CARtografia
Geologica) è stato avviato nel 1988 e prevede la realizzazione dei 652 fogli geologici e
geotematici alla scala 1:50.000 per la copertura dell’intero territorio nazionale e la realizzazione di una banca dati dalla quale poter ricavare carte geologiche e geotematiche di maggiore dettaglio per in funzione l’utilizzo del dato cartografato. Per questo tesi sono stati scaricati i soli file vettoriali (formato di interscambio .e00) riguardanti gli elementi dei paleoalvei e le coperture litologiche delle aree esaminate. Nello specifico sono state studiate solamente le informazioni che ricadevano nelle nostre aree di studio (Foglio n° 261110, 261120, 261150, 261160 e 273040). I suddetti dati si trovano all’interno di una banca dati organizzata in diversi layers informativi definiti “strati”. Gli strati che riportavano le informazioni utili al nostro lavoro sono: lo strato 12 relativo ai paleoalvei e lo strato 18 relativo alle coperture. Nello specifico, lo strato 12 è rappresentato da un file vettoriale di tipo lineare (.AAT) (Fig. 6.2.2), che contiene al suo interno codici identificativi univoci rappresentanti le diverse tipologie di elementi geomorfologici ed antropici; i codici relativi ai paleoalvei e utilizzati per la visualizzazione sono: il 2060 che indica “traccia di alveo fluviale abbandonato”, il 2061che indica “traccia di alveo fluviale abbandonato con verso di scorrimento”, il 2062 riguardante “traccia di alveo fluviale senza verso di scorrimento” e il 2063 il quale evidenzia “bordo di alveo fluviale abbandonato”. Per quanto invece riguarda lo strato 18 “unità cartografabili geologiche”che è rappresentato da un file vettoriale di tipo poligonale (.PAT), esso è stato preso in considerazione solo se contenente la tabella T0180801000 che consente di caricare la legenda della copertura litologica attraverso la chiave di aggancio “UQ_CAR”.
- Paleoalvei del DTM. Usando come base il modello ombreggiato del terreno (DTM) fornitoci gentilmente dall’Autorità di Bacino del Fiume Serchio, è stato digitalizzato un file vettoriale di tipo lineare. I paleoalvei riconosciuti ricadono nella porzione Sud-Orientale della provincia di Lucca e sono stati visualizzati con una legenda di colore giallo (Fig. 6.2.2).
- Paleoalvei ricostruiti tramite questo studio: è stato costruito un file vettoriale lineare ottenuto delimitando le aree ombreggiate del terreno ritenute essere sede di potenziali paleoalvei utilizzando come base le ortofoto precedentemente descritte e le immagini satellitari Landsat -7 ETM (Fig. 6.2.3). In totale sono stati individuati 189 elementi e nella tabella agganciata al file sono state indicate tre diverse tipologie di ombreggiature esaminate, nello specifico esse sono state suddivise in: “Antichi_corsi_acqua” per un totale di 47 elementi selezionati, “Vecchia_ansa” per un totale di 106 elementi individuati ed infine la tipologia “Antico_corso_acqua_rettificato” per un totale di 34 elementi selezionati. Sempre nella tabella è possibile leggere il grado di sicurezza riscontrata per ogni singolo paleoalveo individuato, essi sono stati infatti suddivisi in “certo” e “presunto”. Questi paleoalvei sono stati ulteriormente gerarchizzati a seconda della loro grandezza in : “Corsi d’acqua di I ordine” e “Corsi d’acqua di II ordine”. I paleoalvei individuati sono rappresentati in legenda da una linea verde.
Viene inoltre riportata di seguito una mappa che confronta tutti i paleoalvei (Fig. 6.2.4). Fig. 6.2.3 Mappa dei paleoalvei ricostruiti e visualizzati sulle ortofo AIMA.
