GeoDataBase geomorfologico per acquisizione dei dati tramite tecnologie mobile
Mattia De Amicis, Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra, mattia.deamicis@unimib.it
Luca Dangella, l.dangella@campus.unimib.it, Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra
Stefano Roverato, Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra, stefano.roverato@unimib.it
Fabio Olivotti, Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra, fabio.olivotti@unimib.it
Alice Mayer, Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra, alice.mayer@unimib.it
Parole chiave: Geodatabase, geomorfologia, simboli, collector, tablet, smartphone
ABSTRACT
Scopo del Lavoro è stata la predisposizione di un geodatabase (GDB) in grado di archiviare, tramite tablet e smartphone, tutti i dati che descrivono la geomorfologia di un territorio secondo la struttura e la classificazione fornita dal Servizio Geologico Nazionale per la redazione della Carta. La documentazione fornita dal Servizio Geologico Nazionale (SGN), dove vengono descritti e classificati, secondo i processi geomorfologici a cui appartengono, tutti elementi che compongono la Carta Geomorfologica è utilizzata per la progettazione e strutturazione del GDB. In tal modo si è ottenuta una struttura tabellare contenente tutti gli elementi geomorfologici con le relative proprietà (tipo di geometria, classe e sottoclasse di appartenenza, breve descrizione dell’elemento e le codifiche relative alla simbologia). Il geodatabase creato è stato installato su Arcgis server del Laboratorio di Geomatica del DISAT e ripreso come servizio su Arcgis OnLine (AOL). In questo modo più utenti contemporaneamente possono collegarsi al GDB con smartphone e tablet tramite l’app collector e quindi elaborare e mappare i dati direttamente durante un rilievo sul campo. Infine, completando la libreria di simboli, è possibile visualizzare i dati raccolti direttamente con la simbologia prevista dall’SGN, trasformando il rilievo effettuato in una Carta Geomorfologica pronta per la stampa.
1. Il PROGETTO
L’obiettivo del progetto è stato di creare un sistema di acquisizione di dati geomorfologici sul terreno mediante tecnologia mobile, come tablet e smartphone, utilizzando gli elementi ed i processi geomorfologici della Carta geomorfologica d’Italia 1:50.000, pubblicata dal Servizio Geologico Nazionale (S.G.N).
Pertanto sono state seguite le linee guida indicate nei Periodici Tecnici “I Quaderni” (serie III), n° 4 e n°
10, relativi alla Carta geomorfologica d’Italia 1:50.000 pubblicati dal Servizio Geologico Nazionale (S.G.N).
La carta geomorfologica rappresenta dettagliatamente la tipologia delle forme del rilievo terrestre, compreso quello sottomarino, ne interpreta l'origine in funzione dei processi geomorfici (endogeni ed esogeni), passati e presenti, che le hanno generate, ne individua la sequenza cronologica, con una particolare distinzione fra le forme attive e quelle non attive. Consente quindi di delineare un quadro completo delle caratteristiche geomorfologiche del territorio studiato e offre le basi per prevederne l'evoluzione futura.
Come tutte le carte anche quella geomorfologica adotta una particolare simbologia per descrivere i processi rilevati; i simboli che rappresentano i diversi elementi sono di colori differenti in base al processo che li ha generati e vengono sovrapposti al substrato geologico.
Il Quaderno n°4 comprende le linee guida per il rilevamento della scala geomorfologica d'Italia alla scala 1:50.000, la simbologia per la rappresentazione cartografica e le note per l'uso della simbologia oltre che contenere la classificazione tassonomica di tutti gli elementi e i processi suddivisi per classe e sottoclasse. Il Quaderno n°10 è invece composto dalla guida alla rappresentazione cartografica della Carta geomorfologica d'Italia – 1:50.000, dalle note sull'inquadratura marginale dei fogli geomorfologici, dalle note illustrative e l'aggiornamento delle norme e infine dalla libreria dei simboli con i codici relativi e i segni convenzionali della carta geomorfologica.
I dati e le informazioni necessarie per la costruzione del geodatabase sono stati tratti dalla classificazione tassonomica del Quaderno n°4, mentre per la parte di simbologia si è fatto riferimento al Quaderno n°10.
La classificazione tassonomica prevista dal Quaderno n°4 suddivide gli elementi geomorfologici in 13 classi, contestualmente nel quaderno n°10 ne viene riportata la simbologia che dal punto di vista geometrico, può essere solo di tre tipi: puntuale, lineare, areale.
Ogni simbolo ha una sua scheda comprende undici attributi: numero progressivo del segno convenzionale, codifica S.G.N. del quaderno n°4, identificativo cartografia numerica, descrizione del simbolo, rappresentazione alla scala della carta, geometria dei segni e specifiche dimensionali, dettagli delle trame e ancoraggi nella carta, sigle dei colori per le forme attive, sigle dei colori per le forme non attive, sigle dei colori per altre forme, note per l’applicazione in carta.
I primi attributi contengono le informazioni più importanti ai fini della strutturazione del geodatabase: il codice S.G.N., l’identificativo cartografico, la breve descrizione e la geometria dell’elemento.
Le colonne centrali riguardano invece caratteristiche di tipo grafico per la rappresentazione dei simboli e verranno prese in considerazione per la successiva creazione della simbologia. Infine le ultime colonne determinano il colore del simbolo: più elementi o processi geomorfologici possono avere la stessa geometria, lo stesso segno convenzionale con identiche dimensioni specifiche, ma differire fra loro per il colore.
L’organizzazione della simbologia per la rappresentazione degli elementi sulla Carta Geomorfologica Nella Carta Geomorfologica vi sono molti simboli che hanno stessa geometria ma differiscono solo per il colore; si tratta di simboli che rappresentano elementi identici ma che individuano processi geomorfologici differenti (diverso colore). Esempi classici possono essere le scarpate (di origine tettonica, gravitativa, glaciale) e le linee di cresta (strutturali, gravitative).
Un primo raggruppamento delle simbologie è stato operato in base alle tre geometrie elementari: punto, linea, poligono, cui corrispondono tre significati diversi nel piano cartografico. I punti corrispondono infatti ad elementi di dimensioni non cartografabili alla scala della carta, le linee ad elementi di lunghezza misurabile e le aree ad elementi di superficie misurabile alla scala della carta.
Il colore dei simboli, con cui le forme vengono rappresentate, ne indica la genesi prevalente. Si distinguono quindi forme strutturali e vulcaniche (marrone); forme di versante dovute alla gravità (rosso);
forme fluviali, fluvioglaciali e di versante dovute al dilavamento (verde); forme carsiche (arancione);
forme glaciali (viola); forme crionivali (blu); forme eoliche (turchese); forme di origine marina (emerse e sommerse), lagunare e lacustre (azzurro); grandi superfici di spianamento relitte e forme minori associate, talora di genesi complessa (fucsia); forme e depositi di alterazione meteorica (ocra); forme di origine antropica (nero). Inoltre, con tonalità diverse dello stesso colore si precisa lo stato di attività, attribuendo tonalità più accese alle forme in evoluzione per processi attivi o riattivabili e tonalità più tenui alle forme non più in evoluzione e non più riattivabili, nelle condizioni morfoclimatiche attuali, sotto l'azione dello stesso processo morfogenetico principale. La distinzione dello stato di attività non riguarda tutte le forme individuate dal Servizio Geologico Nazionale, ma è prevista solo per alcune di esse: le forme di versante dovute alla gravità, forme fluviali, fluvioglaciali e di versante dovute al dilavamento, le forme glaciali, forme crionivali, le forme eoliche e le forme di origine marina (emerse e sommerse), lagunare e lacustre.
2. Realizzazione del Progetto
Al fine della creazione del GDB, sono stati estrapolati dal Quaderno 4 solo i dati necessari al raggiungimento degli obiettivi di progetto. Si è quindi costruito un GDB contente le seguenti informazioni:
• “classe”, corrisponde alla classificazione tassonomica degli elementi in 13 classi relative ai processi geomorfologici;
• “n°classe”, ossia il numero identificativo della classe di appartenenza da 1 a 13;
• “sottoclasse”, descrizione della sottoclasse di appartenenza se previsto;
• “n°prog”, corrisponde al numero progressivo dell’elemento all’interno della libreria dei simboli del Quaderno n°10 del S.G.N.;
• “codice s.g.n.”, corrisponde al codice identificativo definito nel Quaderno n°4 del S.G.N.;
• “identificativo requisiti cartografici”, identifica la nuova codifica introdotta nel Quaderno n°10 del S.G.N.;
• “geometria”, definisce la geometria dell’elemento (puntuale, lineare o poligonale);
• “descrizione”, descrive il tipo di elemento;
• “cod_processo”, identifica il codice del processo geomorfologico di appartenenza secondo il Quaderno n°4 del S.G.N.;
• “modifiche”, con la lettera “v” si identifica una variazione grafica del simbolo mentre con la lettera
“i” si identifica l’aggiunta di un nuovo elemento rispetto a quelli previsti nel Quaderno n°4;
• ”stato”, indica se l’elemento è in forma attiva o non attiva (quando previsto).
E’ importante sottolineare che uno stesso elemento (per esempio il Cordone litoraneo) può essere rappresentato con diverse geometrie a seconda della sua conformazione e della scala di rappresentazione. Di conseguenza nella tabella creata ogni elemento è stato duplicato per ogni tipo di geometria con la quale può essere rappresentato. Inoltre per alcuni elementi è prevista la forma attiva e inattiva per ognuna delle geometrie con le quali è possibile rappresentarlo, di conseguenza anche in questo caso l’elemento è stato duplicato. In questo modo i record contenuti nella tabella rappresentano una tipologia di elemento univoca, ossia ogni elemento possiede degli attributi univoci che lo descrivono.
In primo luogo è stata creata all’interno del geodatabase la tabella contenente tutti gli elementi geomorfologici individuati nella fase di raccolta dati. Oltre agli attributi già definiti in precedenza nella tabella, sono stati creati, tre nuovi attributi per ogni elemento:
• L’attributo “Codice stato” che contiene le iniziali dello stato di un elemento. Viene visualizzata la lettera “a” se l’elemento si trova nella sua forma attiva mentre la lettera “i” se si trova in forma non attiva (inattiva).
• l’attributo “Codice simbologia” che rappresenta la somma dell’attributo “identificativo requisiti cartografici” con l’attributo “Codice stato” (Es: CN102128a/CN102128i). Questo attributo è di fondamentale importanza poiché definisce dei codici univoci per ogni elemento geomorfologico. Ad ogni codice corrisponde una sola tipologia di elemento con una geometria ed uno stato di attivazione ben definito.
• l’attributo “descrizione con stato” che rappresenta l’unione del testo contenuto nel campo
“descrizione” con il testo del campo “stato” separati da un trattino “ – “ (Es: Superficie a suoli striati - stato attivo, Superficie a suoli striati - stato inattivo).
Nel GDB sono stati identificati come attributi primari per la classificazione degli elementi geomorfologici, quelli relativi alla classe geomorfologica di appartenenza (campo “classe”) e quelli che ne identificano la geometria dell’elemento (campo “geometria”).
Costruendo la nuova banca dati secondo la classificazione geomorfologica sarebbe stato necessario creare, per ognuna delle 13 classi geomorfologiche, tre Feature Class per le tre diverse geometrie, ottenendo un totale di 39 diverse Feature Class. Classificando invece i dati secondo la loro geometria si creano tre sole Feature Class, una per ogni geometria, ed è possibile classificare successivamente gli elementi sulla base delle 13 classi geomorfologiche utilizzando i sottotipi ed i domini del GDB.
E’ stata scelta la seconda ipotesi in quanto l’operatore può più facilmente identificare un elemento da mappare sulla base della sua geometria per poi classificarlo successivamente in base al processo geomorfologico di appartenenza. Inoltre il geodatabase cosi strutturato risulta più semplice e più facilmente interrogabile poiché contiene meno oggetti (3 Feature Class rispetto alle 39 della prima ipotesi).
Si è proceduto quindi alla creazione delle tre classi di oggetti con differente geometria: puntuale, lineare e areale. Il sistema di riferimento utilizzato è il Monte Mario – Gauss-Boaga fuso Ovest (EPSG 3003).
Dopo aver creato le tre Feature che classificano gli elementi per la loro geometria, si sono creati dei
“subtypes” (sottotipi) per l’ulteriore classificazione sulla base della geomorfologia. I subtypes sono dei sottoinsiemi di funzioni in una Feature Class o oggetti in una tabella che condividono gli stessi attributi e vengono usati per classificare i dati. Mentre i domini individuano i valori accettabili per un determinato campo di una tabella. Ci sono due tipi di domini:
• Range: in cui l’utente dovrà immettere nella cella valori compresi fra due estremi;
• Coded Value: in cui l’utente avrà a disposizione un elenco di valori predefiniti fra cui scegliere.
• . Infine sono stati creati dei domini contenenti la descrizione e la relativa codifica degli elementi appartenenti ad ogni specifica classe e geometria.
Il tipo di dominio utilizzato per il nuovo geodatabase è il tipo “Coded Value” che permette di definire un elenco di valori ai quali viene associata una codifica.
All’interno delle tre Feature gli elementi sono stati suddivisi secondo una classificazione geomorfologica in 13 subtypes, uno per ogni classe geomorfologica e sono stati creati i domini per poter inserire ogni tipologia di elemento all’interno della propria classe d’appartenenza (subtypes). Di conseguenza ad ognuno dei 13 subtypes nelle tre differenti geometrie è stato associato un dominio per un totale di 39 domini (13 per le linee, 13 per i punti e 13 per le aree). Il dominio che verrà visualizzato per classificare i dati dipenderà quindi dal subtype selezionato e dalla geometria della Feature Class in cui verranno archiviati i dati.
In totale sono state ottenute 39 tabelle: 13 tabelle per la geometria puntuale, 13 per quella lineare e 13 per la poligonale.
L’ultima fase per l’organizzazione delle tabelle ha previsto la creazione di tre “relationship class” in modo da poter avere maggiori informazioni sull’elemento geomorfologico analizzato. Pertanto sono state costruite delle relazioni tra la tabella della raccolta dei dati e le Feature Class utilizzando l’attributo
“codice simbologia” come Primary Key delle relazioni dato che rappresenta un attributo univoco che individua ogni elemento senza ambiguità. Lo stesso codice è stato poi utilizzato nella fase della simbologia per assegnare ogni segno convenzionale al relativo elemento geomorfologico.
In questo modo si può ottenere una tabella degli attributi completa, per ogni elemento o processo analizzato, di tutte le informazioni presenti nei documenti del S.G.N.
L’operatore che si troverà sul campo a raccogliere ed elaborare i dati attraverso il proprio smartphone o tablet, si collegherà al geodatabase in locale tramite l’applicativo collector e archiviarà i dati definendone in primo luogo la geometria e identificando in secondo luogo il processo geomorfologico a cui appartengono. Il primo passo nella raccolta dei dati è quindi la selezione della Feature Class di appartenenza dell’elemento da mappare (lineare, puntuale o areale), l’operatore selezionerà poi la classe geomorfologica dell’elemento mediante l’uso dei subtypes (es: Elementi geologico-strutturali) e infine potrà scegliere la descrizione che identifica l’elemento da mappare, fornita dal dominio (Es: Rocce prevalentemente dolomitiche). All’interno di quest’ultimo campo è già prevista una distinzione tra quegli elementi che si possono presentare in forma attiva o in forma non attiva, solo per le classi che ne prevedono la suddivisione. Questo procedimento potrà essere ripetuto per qualsiasi elemento geomorfologico analizzato e per le tre differenti tipologie di geometrie a cui appartengono.
Infine poiché la banca dati rispetta le direttive fornite dal Servizio Geologico Nazionale, sia in termini di struttura che a livello di simbologia, ai dati geomorfologici archiviati al suo interno è stata collegata una libreria di simboli (style) che permettono immediatamente agli oggetti mappati di essere visualizzati con i simboli corretti, secondo quanto riportato nel Quaderno 10 dell’SGN. In tal modo si può passare direttamente dall’acquisizione dei dati sul campo, alla stampa della Carta Geomorfologica dal desktop senza dover intervenire sulla banca dati..
