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Le analisi morfometriche con i software GIS

Nelle geoscienze i software GIS sono uno strumento sempre più importante: basta pensare alla digitalizzazione delle carte geologiche e alle analisi morfometriche che si possono fare i sui DTM.

Ad esempio, la curvatura dei versanti ci indica se un versante concavo, convesso o planare. Dalla forma dei versanti si può dedurre che tipo di frana si può generare in essi: nei versanti concavi si possono formare i debris flow, nei versanti convessi e planare , invece, si possono innescare sia debris slide che i debris avalanche.

Inoltre sappiamo che i dissesti si formano preferibilmente in determinati ranges di pendenza, i quali si possono facilmente ricavare dalla carta delle pendenze.

La superficie del terreno viene rappresentata con una serie di celle (modello GRID) oppure una serie di triangoli (modello TIN), a partire da un numero discreto di misure dell’elevazione (campioni costituiti da triplette x,y,z).

L’analisi delle variazioni locali dell’elevazione del terreno si basa sul calcolo delle derivate prima e seconda della funzione superficie. Ad esempio la pendenza massima del terreno e l’esposizione si basano sul calcolo della derivata prima dell’elevazione.

La carta delle pendenze

L’acclività rappresenta un elemento geometrico molto importante in quanto influisce sulla stabilità dei versanti, determinando un aumento della frequenza di instabilità all’aumentare della pendenza.

Nei software GIS il calcolo della pendenza di un terreno viene effettuata sulla base di una struttura dati GRID le cui celle contengono la quota del terreno stesso. Per ogni cella la pendenza viene calcolata come rapporto tra la differenza di quota (rise) tra la cella immediatamente vicina e quella corrente e la distanza (run) tra i centri delle due celle.

Analisi morfometriche: la carta delle pendenze

Per creare la carta delle pendenze del bacino del torrente Pogliaschina, dopo aver importato il DTM (Digital Terrain Model), devi cliccare sull’opzione “Pendenza” che si trova nel sottomenù “Analisi” del menù “Raster”.

pendenza-qgis-analisi-morfometriche

Nella voce “Raster in ingresso” inserisci il DTM desiderato, spunta la voce “Usa la formula di Zavenbergen” ed infine indica nome e destinazione del file da salvare nella voce “Pendenza”. Adesso pigia “Esegui”. Il risultato è il seguente.

carta-pendenze-pogliaschina-analisi-morfometriche
Carta delle pendenze

La carta delle espozioni

L’esposizione di una superficie esprime l’orientamento dei versanti rispetto ai punti cardinali. Può essere considerato come la direzione della (massima) pendenza.

L’esposizione dei versanti viene misurata in gradi rispetto alla direzione del Nord geografico (0° ÷ 360°) .

Una finestra mobile 3×3 “visita” ogni cella del raster di input e per ogni cella al centro della finestra viene calcolata l’esposizione tramite un algoritmo che incorpora i valori delle 8 celle adiacenti.

Analisi morfometriche: la carta delle esposizioni con QGIS

Creare la carta delle esposizioni è facile ed intuitivo come è stato per la carta delle pendenze. Importia il DTM (Digital Terrain Model), clicca sull’opzione “Esposizione (aspect)” che si trova nel sottomenù “Analisi” del menù “Raster”.

esposizione-qgis-analisi-morfometriche

Nella voce “Raster in ingresso” inserisci il DTM che devi analizzare, spunta la voce “Usa la formula di Zavenbergen” e la voce “Restituisci 0 invece di -9999 per valori di pianura” ed infine indica nome e destinazione del file da salvare nella voce “Esposizione (aspect)”. Adesso puoi pigiare “Esegui”. Il risultato è il seguente.

carta-esposizioni-pogliaschina-analisi-morfometriche
Carta delle esposizioni

La carta della curvatura

La curvatura è intesa come la variazione di pendenza nello spazio. Ci sono due tipi di curvatura:

  1. curvatura planare: è la derivata seconda della curva generata dall’intersezione della superficie topografica con un piano verticale tangente alle isoipse;
  2. curvatura di profilo: è la derivata seconda generata dall’intersezione della superficie topografica con un piano verticale tangente alle isoipse;

Analisi morfometriche: la carta delle curvature con SAGA

QGIS non supporta nativamente gli argoritmi che generano la curvatura dei versanti, perciò spostati su SAGA. In SAGA importa il DTM da esaminare e cerca, nella scheda “Tools“, il menù “Morphometry“. Clicca sull’opzione “Slope, Aspect, Curvature“.

curvature-SAGA

Si aprirà questa finestra:

curvature-SAGA

In “Elevation” inserisci il DTM da analizzare, mentre in Slope-Apect-Plane Curvature seleziona l’opzione “create”. Pigia su “Okay” e quando finisce il processo di elaborazione spostati nella scheda “Data”.

In questa scheda troverai le carte delle pendenze, delle esposizioni e delle curvature dei versanti che sarà come quella sottostante.

Carta della curvatura planare
legenda-curvatura-planare-analisi-morfometriche
Legenda curvatura planare

Ulteriori letture

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  • Antonio Nirta
    Antonio Nirta
    Ciao, mi chiamo Antonio Nirta e sono un geologo. Mi sono laureato all'Università di Pisa e dal 2017 svolgo la libera professione. Attraverso i post presenti in questo blog cercherò di trasmettere la mia passione per le Scienze Geologiche e di fornire informazioni che riguardano il bellissimo settore della Geologia.

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