UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA
Interfacoltà
Agraria-Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
Corso di Laurea in
Scienze Ambientali
Tesi di laurea
(TESI etd-01122006-161047)
Analisi del trasporto solido sospeso in relazione alla
variazione della copertura del suolo nel bacino
idrografico dell’Arno attraverso immagini satellitari
Candidato:
Gordesco Vittorio
Relatore: Controrelatore:
Dr. Mazzarini Francesco Dr.ssa Pareschi M.Teresa
Correlatore:
Dr. Fornaciai Alessandro Data Laurea: 27/01/2006
Dr.ssa Bisson Marina
(a.a. 2005-2006 )
Ringrazio in modo particolare.
Mio padre e mia madre che non riuscirò a ripagare mai.
I miei fratelli e i miei nonni.
Tutti i miei amici che mi sono starmi vicino.
Il Professor Mazzarini, il Dottor Fornaciai, la Dottoressa Bisson, il
Dottor Redini che mi hanno aiutato alla realizzazione di questo
lavoro e hanno sopportato la mia presenza per così tanto tempo.
INDICE
Introduzione:
CAPITOLO PRIMO……….………1
Inquadramento della zona di studio ‘Bacino idrografico
dell’Arno
1.1 Identificazione geografica della zona 1
1.2 Copertura vegetativa e del suolo 3
1.3 Informazioni climatologiche 4
CAPITOLO SECONDO………..……….7
Caratteristiche dei dati utilizzati
2.1 Dati di Carico solido sospeso 7
2.2 Immagini Landsat (2001/2002/2004) 9
2.3 Nozioni di Cartografia 13
CAPITOLO TERZO………...17
Classificazione della copertura del suolo
3.1 Rettifica delle immagini 17
3.2 Definizione delle classi 22
3.3 Tecniche di classificazione 31
3.4 Accuratezza della classificazione 36
CAPITOLO QUARTO………..…..49
Correlazione Sospensione/Riflettanza
4.1 Dati di Riflettanza 53
4.2 Regressione Lineare 62
CAPITOLO QUINTO……….………72
Cambiamento copertura del suolo e Trasporto solido
5.1 Risultati Classificazione 72
5.2 Variazione copertura del suolo/Correlazioni e bilanci 81
CAPITOLO SESTO………....88
Conclusioni
Introduzione
Il bacino idrografico del fiume Arno rappresenta un ‘ unita ben definita; sia dal punto di vista fisiografico sia da punto di vista amministrativo (legge 183/89). La definizione fisica di bacino idrografico si può riassumere “come il luogo dei punti da cui le acque superficiali di provenienza meteorica convergono in un unico collettore”(Puglisi, 1982). Il lavoro presentato in questa tesi ha lo scopo confrontare le variazioni di copertura del suolo del bacino idrografico dell’Arno con i valori di carico solido sospeso osservati nel periodo di tempo considerato. Il rapporto tra queste due misure si basa sul principio di erosione superficiale dei terreni. Da studi precedenti si dimostra che coperture del suolo differenti comportano una diversa predisposizione dei terreni ai fenomeni di erosione(Wischmeier e Smith, 1965). In particolare le colture agricole possiedono dei valori di erodibilità elevata mentre la vegetazione naturale forestale ha valori molto bassi. Le precipitazioni e i fenomeni di ruscellamento scalzano il materiale solido superficiale dei terreni e lo trasportano in sospensione sino al collettore principale(Ferro, 2004). La quantità di materiale solido trasportato in rapporto al volume d’acqua del corpo recettore fornisce la misura della concentrazione di materiale solido sospeso. Lo studio si divide in due parti. Nella prima attraverso un processo di classificazione supervisionato delle immagini satellitari Landsat si sono ottenute delle carte dell’area di studio divise per classi. Le classi utilizzate sono state definite raggruppando tipi di suoli con valori di erodibilità superficiale simili. Il procedimento di classificazione è stato ripetuto per tre immagini che vanno a coprire un periodo di tempo di 4 anni. Confrontando le carte ottenute dalle tre immagini di partenza è possibile osservare le variazioni di copertura del suolo dell’area di studio. La seconda parte della tesi utilizza come principio il rapporto esistente tra concentrazione di materiale solido sospeso nella colonna d’acqua e radiazione riflessa in un particolare intervallo di lunghezza d’onda. Con questo principio è possibile ricavare misure di concentrazione di solidi sospesi da immagini satellitari ottenendo contemporaneamente dati la dove non esistono stazioni di campionamento (Baban, 1995). In questo modo si può utilizzare la stessa immagine satellitare per ottenere una carta della copertura del suolo, attraverso il processo di classificazione, e misure di carico solido sospeso dai valori di riflettanza nella zona di interesse.
I dati di concentrazione di solidi sospesi sono valori fondamentali per il calcolo del trasporto solido in sospensione annuo per un determinato corso d’acqua. L’apporto sedimentario dell’Arno influenza le dinamiche costiere che riguardano le zone comprese tra Viareggio e Livorno estendendosi in modo minore sino alla zona di Forte dei Marmi (Autorità di bacino del fiume Arno, 1994). Per questo motivo lo studio è rivolto ad una migliore comprensione del rapporto esistente tra valori di solidi sospesi e uso del territorio.
