lunedì 12 maggio 2008

GIS e WEBGIS nell'analisi dei bacini idrografici: Progetto Turbolo

Il “Progetto Turbolo” rientra nell’ambito del corso "GIS e WEBGIS nell'analisi dei bacini idrografici" tenuto presso il Dipartimento Difesa del Suolo dell’Università della Calabria, a cura della SIDA Informatica e dell’Associazione IAHR Sezione di Cosenza.Lo scopo del corso è stato quello di illustrare come usare le notevoli funzionalità del software AutoCAD Map 3D, con riferimento particolare allo strumento Civil, e come elaborare e pubblicare un progetto, direttamente in Rete attraverso AutoCAD MapGuide, soluzione open source dell’Autodesk.

Introduzione
Il bacino del torrente Turbolo ricade nel dominio della valle del fiume Crati ed attribuito amministrativamente a diversi comuni: Bisignano, Mongrassano, Cerzeto e Torano Castello, tutti appartenenti alla provincia di Cosenza.
La finalità di questo progetto consiste nell’analisi morfometrica dei processi di modellamento del bacino attraverso l’utilizzo dello strumento Civil/Superfici e nel verificare, successivamente, il deflusso idrico, con particolare attenzione a due sezioni lungo le aste principali e secondarie all’interno del bacino. Per attuare ciò sono state effettuate delle scelte metodologiche che sono alla base della realizzazione del progetto e che hanno previsto due fasi distinte: il reperimento, l’acquisizione e la gestione dei dati raster e vettoriali, con relative banche dati, e le elaborazioni bidimensionali e tridimensionali del bacino.


Stralcio Foglio IGM - Scala 1:25.000

Acquisizione, omogeneizzazione e georeferenziazione dati raster
La base cartografica utilizzata per il Sistema Informativo Geografico a supporto del Progetto Turbolo è costituita dai fogli 551 Sez. I Bisignano e 551 Sez. IV Fagnano Castello, in scala 1:25000, inseriti nel progetto come file raster. I suddetti file sono stati “tagliati” in modo tale da eliminare da ciascun foglio il cartiglio, le legende ed anche quella rappresentazione del territorio che, per esigenze di progetto, non rientrava nell’area studiata. Quindi, per poter visualizzare correttamente i fogli affiancati, sono state svolte le seguenti procedure:
  1. attraverso le informazioni desunte dalle coordinate geografiche nominali riportate su ogni foglio, è stata creata una griglia di riferimento;
  2. i punti di intersezione della griglia, corrispondenti alle coordinate dei fogli, sono stati allineati alle coordinate reali, verificabili a video, utilizzando lo strumento Map/Strumenti/Deformazione elastica (rubber sheeting).
Per ogni foglio è stata verificata la congruenza tra coordinate “nominali” e quelle reali facilmente verificabili a video, sovrapponendo i fogli in scala 1:25000 con il Foglio 229 IV SE Sez. B Torano Castello, in scala 1:10000, e con l’ortofoto georeferenziata, acquisita con il volo aerofotogrammetrico 1998 e restituita in scala 1:10000. Per la georeferenziazione è stato adottato il sistema di riferimento Gauss-Boaga Fuso Est Roma 40.

Acquisizione dati vettoriali
Non possedendo informazioni vettoriali dell’area studiata e potendo usufruire solo di pochi dati in formato Shape, non sempre corrispondenti alla cartografia raster utilizzata, si è verificata la necessità di procedere alla digitalizzazione, attraverso lo strumento Disegna/Polilinea3D, dello spartiacque, delle isoipse e del reticolo idrografico, elementi necessari per l’elaborazioni di tutte le superfici necessarie alla realizzazione dei modelli tridimensionali. Così facendo è stato possibile ottenere l’assoluta fedeltà dell’andamento delle curve ipsometriche con quelle dei raster e, soprattutto, seguire fedelmente il tracciato del reticolo idrografico riportato sui fogli cartografici al 25000. Naturalmente, ad ogni insieme di linee digitalizzato è stato associato un database contenente vari attributi dei parametri individuati, importando i database nei modelli di collegamento ed effettuando la connessione con le polilinee attraverso lo strumento Map/Strumenti/Converti dati oggetto in collegamenti database.


Sovrapposizione dati vettoriali e raster

Superfici elaborate: modelli tridimensionali
Per passare all’elaborazione delle superfici tridimensionali è necessario creare un modello di elevazione digitale, costruito utilizzando un TIN (Triangulated Irregular Network) che riproduce l’elevazione usando superfici triangolari non sovrapposte e contigue. La risoluzione del TIN dipende dal numero dei dati di partenza (punti, linee e poligoni tridimensionali) a dalla complessità della superficie, infatti i triangoli sono più fitti nei punti dove si concentrano più elementi tridimensionali. Le coordinate di ciascun punto rappresentano i nodi della triangolazione per cui ogni punto darà luogo ad un vertice di un triangolo ed ogni triangolo avrà associati i dati relativi all’elevazione, all’orientamento e alla pendenza. Tali informazioni posso essere utilizzate singolarmente o analizzate e combinate con altri dati tridimensionali disponibili.
Quindi, partendo da un file su cui sono rappresentate le curve di livello relative al bacino Turbolo e il limite dello spartiacque che le racchiude, è stato possibile creare il TIN del bacino cliccando sullo strumento Base Turbolo/Superfici all’interno della finestra “Strumenti Civil” e dando origine ad una superficie nuova. Appena creata la superficie, che apparirà nella finestra con il nome attribuitole, si possono operare tutte le elaborazione che servono. Per il Bacino Turbolo sono state create quelle relative alla suddivisione del territorio per fasce altimetriche, per classi clivometriche e per frecce di pendenza. Ovviamente, di ogni elaborazione è possibile avere sia la rappresentazione bidimensionale, corredata di legenda specifica, e sia quella tridimensionale, necessaria per le valutazioni idrauliche del progetto Turbolo. Infatti, a partire da tali superfici, Autocad Map 3D consente di stimare le aree depresse e quelle piane e, in funzione di queste, stabilire quali possono essere le sezioni di chiusura e l’andamento del drenaggio. Infine, sfruttando la capacità, da parte del software, di interagire con altri formati di file, è stato possibile assegnare un collegamento ipertestuale ad un oggetto in modo tale da poter associare elaborati, foto o filmati sviluppati con software dedicati esclusivamente alle tematiche idrauliche. Usufruendo quindi della versatilità del sistema, sono state individuate delle porzioni di reticolo idrografico, elaborate tridimensionalmente, esportate in altri sistemi operativi che hanno permesso di realizzare vere e proprie simulazioni di inondazioni, e successivamente importarle nel GIS relativo al progetto redatto.


Elaborazioe tridimensionale per fasce altimetriche


Innalzamento livello idrico (simulazione)


Sezione campione, inondazione onda di piena (simulazione)

Pubblicazione su WEB

In ultima analisi, il Progetto Turbolo ha previsto la pubblicazione in Rete del lavoro eseguito durante il corso, sfruttando le notevoli risorse di AutoCAD MapGuide, soluzione open source dell’Autodesk. MapGuide si pone come prodotto disponibile per la produzione e la distribuzione di mappe e progetti su web, permettendo lo sviluppo, la gestione e la distribuzione di applicazioni GIS e disegni in Internet o Intranet, ampliando l’accesso ai dati geospaziali e progettuali. Inoltre consente ai visitatori del sito web, indipendentemente dal tipo di piattaforma utilizzata dai clients, di accedere immediatamente a mappe e dati GIS, utilizzando gli strumenti di gestione della visualizzazione quali i comandi standard di zoom, selezione, identificazione, etc. ed offrendo ottime funzioni di visualizzazione, query e analisi per le diverse piattaforme e browser. Tutte le rappresentazioni cartografiche raster, vettoriali e tridimensionali sono state, quindi, distribuite su web, fornendo all’utente che ne abbia bisogno, tutte le riproduzioni cartografiche del progetto, nonché le elaborazioni bidimensionali e tridimensionali, con possibilità di accesso a tutte le informazioni contenute nei database allegati. È infatti possibile conoscere i comuni su cui l’area del bacino è distribuita e tutte le informazioni ad essi collegate. Analogamente, è possibile associare una serie di informazioni anche ai tematismi trattati, geologici, idrologici, geomorfologici, reti viarie e ferroviarie etc. Infine, sono disponibili i filmati di tutte le simulazioni idrauliche, sia per le sezioni campione che per l’intero bacino.


Pubblicazione in rete del progetto Turbolo

Incontro conclusivo del progetto
La sintesi dei dati elaborati durante il corso "GIS e WEBGIS nell'analisi dei bacini idrografici" tenuto presso il Dipartimento Difesa del Suolo dell’Università della Calabria, a cura della SIDA Informatica e dell’Associazione IAHR Sezione di Cosenza, è stata presentata nell’ambito del Workshop conclusivo, tenuto presso l’Aula Magna dell’Università della Calabria, il 10 luglio
2007. In quella sede è stato possibile presentare le innumerevoli potenzialità connesse alle recenti tecnologie in materia di GIS e la semplicità con cui possono essere realizzate, offrendo l’occasione importante per apprezzare i benefici derivanti dall’utilizzo di applicativi GIS e Web GIS in diversi ambiti di applicazione. La partecipazione non solo di tecnici del settore ma di molti Enti e Liberi Professionisti ha evidenziato come lo sviluppo di progetti Gis e la necessità di una gestione semplice ed immediata sia sentita. Ulteriori informazioni sull’incontro e sul progetto elaborato sono disponibili sul sito: www.infosida.it.


Workshop di presentazione del progetto

Articolo pubblicato su CadGis Magazine n°2 anno 2007

AUTORI
Giuseppe D’Amico
Patrizia Sabato
Alessandro Orlando

Gruppo GIS- SIDA Informatica
Viale dei Giardini 1 – 87027 Paola (CS)
Email infosida@infosida.it
Telefono 0982613486
www.infosida.it.


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